Skip to main content
SUPERVISOR
Rahmatollah Emadi,Seyed.Gholamreza Etemad,Ahmad Moheb
رحمت اله عمادی (استاد مشاور) سیدغلامرضا اعتماد (استاد راهنما) احمد محب (استاد راهنما)
 
STUDENT
HAMIDEH ESKANDARI
حمیده اسکندری

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1387

TITLE

Fabrication and Characterization of Nano Pore Size Plate Ceramic Membrane by Modified Gel-casting Method
installation. Nonetheless, despite the high cost of such membranes, using them is economical due to their long life. In this study nano pore size plate ceramic membranes were manufactured by a modified gel-casting method using ?-alumina. Natural gelatin, traditionally intended to food industry, was used as the gelling agent, chosen on the basis of its low cost and environmental impact. The effects of important parameters such as sintering temperature, solid loading, powder size and gelling agent content on the porosity and mean pore size of membrane were investigated when ceramic support was fabricated. New method of using liquid desiccant was used for drying of the casted supports. At this step of the work, the effects of concentration and molecular weight of PEG on the time of drying was evaluated. To improve the separation properties of the synthesized supports, they were coated by additional fine alumina layers by dip-coating method. The experiments were designed by Taguchi method and the quantitative effects of the important parameters such as number of layers, solid loading, dipping time, and withdrawal speed of the substrate on the separation performance of membranes were studied by separation of PEG 10000 from its aqueous solutions. The results showed thatthe porosity of the supports increased by lowering the sintering temperature and increasing diameter of the alumina powder.Also, the drying time of the ceramic supports decreased increase in the concentration and molecular weight of PEG used in the desiccant liquid. The most proper supports were obtained when they were sintered at 1400 ? C by using 40 wt % solid and 5 wt % gelling agent in the casting suspension. By conducting the separation tests, the Taguchi method predicted the maximum reachable rejection and permeation flux to be 0.98 and 4.02 (m 3 /m 2 .s ×10 6 ), respectively. According to the predictions, the maximum rejection can be obtained for a membrane coated three times by dipping for 30 sec in a 25 wt % suspension with withdrawal speed of 72 mm/min. On the other hand, the optimized flux can be reached when the support is coated only once by using again a 25 wt % suspension but with different dipping time and withdrawal speed of 20 sec and 36 mm/min, respectively. However, an operationally acceptable membrane, with rejection of higher than 0.9, was obtained when the support was coated only with one layer by using a 25 wt% suspension. In this case the dipping time was 30 sec and the withdrawal speed was adjusted at 36 mm/min. This membrane had the highest flux among all the synthesized membrane according to the Taguchi experimental design. Finally, the molecular weight cut-off of the membranes was found to be 10 KDa which its correspondence average pore size was approximated to be 6 nano meter.
در بسیاری از علوم و صنایع، جداسازی از اهمیت ویژه ای برخوردار است و با توجه به توسعه فناوری و همچنین نیاز بشر به ترکیبات جدیدتر و در نتیجه تولید مواد جدید به روش های متنوع، روش های گوناگون جداسازی هر روزه تکمیل و تصحیح می شوند وانتخاب شیوه مناسب به متغیرهایی مثل طبیعت اجزای سازنده مخلوط، حجم محلولی که باید تصفیه شود، درجه جداسازی مورد نیاز، هزینه فرایند (خصوصاً در عملیات صنعتی با ابعاد بالا) و مسائل زیست محیطی بستگی دارد و در بیشتر موارد غشا و فرایند غشایی، انتخابی بسیار مناسب است . هدف از انجام این پژوهش ساخت غشای سرامیکی مسطح نانو حفره با استفاده ازپلیمرهای طبیعی و بی خطر به عنوان عنوان عامل ژل کننده در فرایند قالبریزی ژلی و بررسی عوامل مؤثر در این فرایند می باشد. در مطالعه ی حاضر، با توجه به شناخت نسبت به فرایند و عوامل تاثیر گذار و همچنین استفاده از تجربیات دیگران،عوامل تاثیرگذار نظیر دمای پخت، اندازه متوسط ذرات پودر، میزان جامد در دوغاب و میزان عامل ژل کننده، شناسایی شده و مورد بررسی قرار گرفته اند. علاوه بر این، در مرحله ی خشک کردن پایه ها، از روش جدید محلول مایع خشک کننده استفاده شده است و اثر وزن مولکولی و غلظت PEGبر زمان خشک شدن پایه ها در این روش مورد مطالعه قرار گرفته است. در انتها برای اصلاح منافذ سطحی از پوشش دهی به روش غوطه وری استفاده شده است و عواملی نظیر غلظت سوسپانسیون، زمان غوطه وری در سوسپانسیون و سرعت بالا کشیدن از سوسپانسیون وتعداد لایه های پوشش داده شده مورد بررسی قرار گرفته اند. در این مرحله به منظور کاهش تعداد آزمایشات، تخمین شرایط بهینه و تعیین اهمیت نسبی عوامل مستقل، از روش طراحی آزمایشات تاگوچی استفاده شده است. نهایتاً کارایی غشاها در جداسازی پلی اتیلن گلایکول از آب آزمایش شده است واندازه متوسط حفرات برآورد شده است. بر اساس نتایج حاصل، مقادیر بدست آمده برای پایه غشا سرامیکی بهینه عبارتست از 40% وزنی میزان بارگذاری پودر سرامیک، 5% وزنی ژلاتین و دمای پخت 1400 درجه سانتی گراد. همچنین در مورد بخش پوشش دهی و اصلاح سطح غشا،از محلولPEGبرای انجام آزمون جداسازی استفاده شد و بیشترین میزان پس زنیدر جداسازی PEG10000از آب با مقدار 98/0در غشایی پوشش داده شده با شرایط غلظت سوسپانسیون 25%، زمان غوطه وری 30ثانیه، سرعت 72 میلیمتر بر دقیقه و با سه بار لایه نشانی بدست آمد و غشاء لایه نشانی شده با سوسپانسیون 25%، زمان غوطه وری 20 ثانیه، سرعت بالا کشیدن 36 میلیمتر بر دقیقه و یک بار لایه نشانی، بیشترین فلاکس را به میزان(10 6 × m 3 /m 2 .s) 02/4 داشت.علاوه بر موارد فوق غشا مطلوب در شرایط عملیاتی (بیشترین فلاکس ممکن به همراه حداقل پس زنی 90 درصد) با شرایط سوسپانسیون 25%، زمان غوطه وری 30 ثانیه، سرعت بالا کشیدن 36 میلیمتر بر دقیقه و یک بار لایه نشانی بدست آمد که از نکات قابل تعمق در مورد این غشا این بود که این شرایط تنها با یکبار لایه نشانی محقق شد. کلمات کلیدی : غشا سرامیکی مسطح، ژلاتین، قالبریزی ژلی، محلول مایع خشک کننده، پوشش دهی غوطه وری، تاگوچی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی