اثر افزودني ليتيم كلريد و دماي حمام انعقاد بر ساختار و عملكرد غشاهاي PVDF

The Effect of LiCl and Coagulation Bath Temperature on the Structure and Performance of PVDF Membranes

غشاهاي پلي وينيليدن فلويوريد ) PVDF ( به دليل مقاومت مكانيكي و شيميايي زياد و پايداري گرمايي شايان توجه در مقايسه با ساير غشاهاي پليمري در فرايندهاي ميكروفيلتركردن و فرافيلتركردن كاربرد گسترده ا ي دارند. مهم ترين روش به كار رفته براي ساخت غشاهاي ،PVDF روش جدايي فاز با القاي ضدحلال است. ساختار غشاهاي پليمري تهيه شده به اين روش وابسته به عوامل متعددي از جمله تركيب درصد پليمر در محلول اوليه، وزن مولكولي پليمر، نوع و دماي حمام انعقاد، نوع حلال و نيز وجود افزودني در محلول اوليه است. در پژوهش حاضر، اثر دماي حمام انعقاد و افزودني ليتيم كلريد ) LiCl ( بر ساختار و عملكرد غشاهاي PVDF بررسي شد. از نرمال متيل- 2-پيروليدون ) NMP ( و آب به ترتيب به عنوان حلال و حمام انعقاد استفاده شد. براي تعيين مشخصات غشاهاي ساخته شده از آزمون هاي گوناگون از جمله ميكروسكوپي الكتروني پويشي، تعيين استحكام مكانيكي، تراوايي آب خالص و تعيين شعاع متوسط حفره ها استفاده شد. همچنين، براي تعيين عملكرد غشاها، جداسازي محلول هيوميك اسيد به عنوان ماده زيستي شاخص آلاينده در آب هاي سطحي بررسي شد. نتايج به دست آمده نشان مي دهد، در دماي مشخصي از حمام انعقاد، وجود افزودني LiCl باعث افزايش تعداد و اندازه متوسط شعاع حفره هاي سطحي غشاها شده و در نتيجه مقدار تراوايي آب خالص افزايش اما استحكام مكانيكي و مقدار پس زني هيوميك اسيد كاهش مي يابد. افزون بر اين مشاهده شد، در هر غلظتي از LiCl ، افزايش دماي حمام انعقاد باعث كاهش اندازه درشت حفره ها در ساختار غشاها و در نتيجه افزايش استحكام مكانيكي غشاها و مقدار پس زني هيوميك اسيد مي شود.

Polyvinylidene fluoride (PVDF) membranes are widely used in microfiltration and ultrafiltration processes for their excellent mechanical and chemical resistance and thermal stability in comparison with other polymeric membranes. Non-solvent induced phase separation (NIPS) is the most important method by which the PVDF membranes are prepared. The structure of the membranes prepared by NIPS method depends on different parameters including the concentration of the polymer solution, polymer molecular weight, the composition and temperature of coagulation bath, type of solvent and the presence of additives in the initial solution. In the present work, the effects of coagulation bath temperature and LiCl content of the dope solution were studied with respect to the structure and performance of PVDF membranes. N-Methyl- 2-pyrrolidone and water were used as solvent and coagulation bath, respectively. A set of analytical techniques including: scanning electron microscopy, mechanical test, pure water permeability and mean pore radius of pores was used to characterize the membranes. Moreover, the separation of humic acid, a main biological contaminant in surface water resources, was studied to determine membranes performance. The results show that at constant coagulation bath temperature, presence of LiCl in the dope solution increased the number as well as the mean pore radius of the pores at the surface of membranes and consequently, pure water permeability of the membranes was increased, whereas, the mechanical strength and humic acid rejection of the membranes were dropped. Moreover, at a constant content of LiCl, increasing the coagulation bath temperature decreased the size of macrovoids so that the mechanical strength as well as humic acid rejection of the membranes was increased.