Skip to main content
SUPERVISOR
Mortaza Sadeghi
مرتضی صادقی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Sayyedhossein Razavizadeh
سیدحسین رضوی زاده

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1393

TITLE

Fabrication of Photocatalytic Polymeric Ultrafiltration Membrane for Degradation of Methyl orange
Dyes are organic compounds used in textile, food and drug industries, and their abatement represents one of the main problems in the treatment processes because generally they are very stable toxic compounds. In this study, a novel sulfur, carbon and nitrogen triple doped-TiO 2 -CdS photocatalyst nanoparticles were embedded and deposited on polyethersulfone (PES) hollow fiber ultrafiltration membrane for degradation methyl orange. First, in order to accomplish solar-driven photocatalysis and low recombination rate of electron–hole pair, we employed a combinative method of trip doped TiO 2 in order to narrow the band gap of TiO 2 and CdS addition to suppress the recombination of electron-hole The carbon, nitrogen and sulfur (C, N and S) triple doped-TiO 2 -CdS nanoparticles as a hydrophilic and active photocatalyst modifier at low concentration in polymer matrix can degrade organic foulant on membrane surface under solar or visible light irradiation that decrease membrane fouling and finally increase permeation flux. In this work, two types of PES modi?ed membranes were prepared via entrapping and coating the membranes by modified TiO 2 nanoparticles. TiO 2 -entrapped PES membrane was prepared by addition of nanoparticles in the casting solution at different nanoparticle contents (1, 3 and 5 wt. %). The addition of C, N, S-tripledoped-TiO 2 -CdS nanoparticles into the polymeric casting solution have been developed porosity, morphology, structure, pure water flux (PWF), antifouling properties and separation performance of the embedded membranes due to hydrophilic behavior and photocatalytic properties of the C,N,S tripledoped-TiO 2 -CdS nanoparticles. The C, N, S-tripledoped-TiO 2 -CdS nanoparticles can be degraded adsorbed organic foulants on the membrane surface (reversible fouling) or deposited/trapped fouling agents into the membrane pores (irreversible fouling). Also, the interaction between organic foulant and hydrophilic membrane surface was prevented improving antifouling properties, wettability, and reusability of the modified membranes. The membrane with 3 wt. % of the C, N, S-tripledoped-TiO 2 -CdS nanoparticle has the highest pure water flux, flux recover ratio (FRR) and capability for dye removal (Dye removal was about 48.1 %). However, at high concentration of nanoparticles, agglomeration or aggregation of the nanoparticles on membrane surface/pores resulted in pore blocking, roughness membrane surface which led to slightly reduction of pure water flux, flux recover ratio (FRR) and separation performance. The obtained results were also confirmed by contact angle measurement, field emission scanning electron microscopy (FE-SEM), Energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDAX). Visible light illumination improved the membrane performance and antifouling properties. For the second type, C, N, S-tripledoped-TiO 2 -CdS nanoparticles were coated on bare PES membrane surface. The prepared bare PES membrane was coated with C, N, S-tripledoped-TiO 2 -CdS by dipping the membrane in C, N, S-tripledoped-TiO 2 -CdS nanoparticle colloidal suspension and irradiated by UV light. This technique results in a superior membrane. The optimum conditions for preparation of C, N, S-tripledoped-TiO 2 -CdS nanoparticle coated membrane were determined as: 3 wt. % for concentration of nanoparticles colloidal suspension, 60 min immersion and 30 min UV. The prepared membranes were characterized by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR-ATR). A comparison between coating and entrapped C, N, S-tripledoped-TiO 2 -CdS was also done and observed the membrane containing the coated photocatalyst with 55.3% dye removal was more ef?cient than the membrane containing the photocatalyst entrapped into the membrane.
رنگ یکی از ترکیبات آلی بوده که در صنایع مختلفی چون رنگرزی، غذایی و دارویی استفاده می گردد و کاهش آن در آب به دلیل پایداری و سمی بودن ، یکی از مسائل مهم در فرآیند های تصفیه می باشد. در این پژوهش سعی شد تا با هم توان بخشی فرآیند فتوکاتالیست و الترافیلتراسیون در یک سامانه غشایی متقاطع ناپیوسته تحت تابش نور مرئی، عملکرد نانوذرات تیتانیوم اکسید اصلاح شده در ساختار و سطح غشای الیاف میان تهی الترافیلتراسیون در حذف رنگ متیل نارنجی با غلظت 30 میلی گرم بر لیتر بررسی گردد. لذا ابتدا نانوذرات تیتانیوم دی اکسید با نافلزات گوگرد، کربن، نیتروژن و نقاط کوانتومی کادمیم سولفید به روش سل- ژل اصلاح گردید و سپس خواص نانو‌ذرات اصلاح شده با آزمون های طیف سنج پراش اشعه ایکس (XRD)، میکروسکوپ روبشی گسیل میدانی (FE-SEM)، طیف سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز (FT-IR)، طیف بازتابی نفوذی (DRS) ارزیابی گردید و مشاهده شد که نانوذرات در فاز بلورین آناتاز هستند و لبه‌ی جذب آن ها از ناحیه فرابنفش به ناحیه مرئی انتقال یافته است. سپس نانوذرات اصلاح شده با درصد های وزنی 1، 3 و 5 در ساختار و سطح الیاف پلی اتر سولفون با روش خودآرایی تثبیت شدند. خواص الیاف های میان تهی اصلاح شده با نانوذرات تیتانیوم دی اکسید با آزمون های زاویه تماسی دینامیکی، میکروسکوپ روبشی گسیل میدانی (FE-SEM) ، طیف سنجی پراش انرژی پرتو ایکس(EDAX) ، شار عبور آب خالص و فرآیند ضد گرفتگی مورد شناسایی و تحلیل قرارگرفتند. در ارزیابی غشاهای مرکب دریافت شد که غشای 3 % وزنی نانوذرات تیتانیوم دی اکسید بهترین عملکرد را در بین غشاهای مرکب نشان داده است. به طوری که زاویه تماس از 7/76 (غشای خالص) به 65 درجه به سبب افزایش آبدوستی الیاف، کاهش یافته و تراوایی آب خالص آن نسبت به غشای خالص 8/3 برابر افزایش یافته است. همچنین عملکرد فتوکاتالیستی غشای مرکب 3 % وزنی در حضور نور مرئی منجر به حذف 48 % رنگ متیل نارنجی با غلظت 30 میلی گرم بر لیتر طی زمان 6 ساعت در یک سامانه متقاطع ناپیوسته در فشار عملیاتی 1 بار گردید. سپس خواص غشای روکش شده با نانوذرات تیتانیوم دی اکسید ارزیابی گردید و مشاهده شد که زاویه تماس از 7/76 (غشای خالص) به 58 درجه کاهش یافته و تراوایی نسبت به غشای خالص 7/2 برابر افزایش یافته است. عملکرد فتوکاتالیستی غشای روکش شده با نانوذرات تیتانیوم دی اکسید اصلاح شده نیز منجر به حذف 53 % رنگ متیل نارنجی با غلظت 30 میلی گرم بر لیتر در حضور نور مرئی طی زمان 6 ساعت در یک سامانه متقاطع ناپیوسته در فشار عملیاتی 1 بار گردیده است.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی