Skip to main content
SUPERVISOR
Ahmad Moheb,Mortaza Sadeghi
احمد محب (استاد راهنما) مرتضی صادقی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Amir Ehsanian mofrad
امیر احسانیان مفرد

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1390

TITLE

Synthesis and Characterization of Heterogeneous Cation Exchange Membrane by Using Poly ether sulfone Modified with Poly vinyl pyrolidone
Among membrane separation processes, electrodialysis (ED) has been recognized with many application in water sweetening, recovery and removal of metals cations which make the study of ED membranes useful. Generally ion exchange membranes are devided into two types of homogeneous and heterogeneous, where Heterogeneous ion exchange membranes have better mechanical strength. In current research, heterogeneous membranes are fabricated and characterized. Synthetic membranes are made by dispersing of ion exchange resin and polyvinylpyrolydone(PVP) in polyethersulfone (PES) in different ratio. For performance analysis, ion exchange capacity (IEC), water uptake, chemical stability in oxidant, electrical potential and ion permeability of membranes have been evaluated. Controllable factors are percent of total amount of polymers, PVP to PES ratio, resin to polymer ratio and drying temperature. In order to cover all the factors and responses simultaneously, 16 samples of membrane are made based on Taguchi design experiment method. According to resultant responses, IEC is increased when resin particles and drying temperature are raised. Water uptake show growth by adding more PVP, resin and also total polymers into solution of casting. It show major values in higher drying temperatures. Also resin and PVP content in membranes have indirect relation by oxidation stability. Electrical potential show growth by increasing amount of resin and drying temperature. Potential is increased in Higher PVP to PES ratio firstly and then is decreased by increasing this ratio. In permeability of ions test, in addition to effectiveness of all factors, each has direct relation by permeability. SEM images show resin distribution in polymers and probable small cracks. In IEC and potential test, maximum reachable results among fabricated membranes are 1.52 meq/g membrane and 46.6 mV orderly. The best membrane in test of water uptake is swelled 23%. The sample with the least oxidation, lost 25.2% of its weight in oxidant solution. In permeability evaluation, the best result is for a membrane with 1.33 m/s. Optimum conditions of membranes with better performance than current ones, are specified separately by software for every test. Keywords: Electrodialysis, ion exchange membrane, Taguchi method, Polymer binder
الکترودیالیز ، با کاربرد زیاد در شیرین سازی آب و حذف و بازیابی کاتیون های فلزی، در بین فرآیندهای غشایی، مورد توجه ویژه قرار گرفته است. از این رو مطالعه روی غشاهای این فرآیند مفید به نظر می رسد. به طور کلی غشاهای تعویض یون به دو دسته ی هموژن و هتروژن تقسیم می شوند و معمولاً غشاهای هتروژن دارای مقاومت مکانیکی بهتری هستند. در پژوهش حاضر، غشاهای تعویض کاتیون هتروژن ساخته و مورد ارزیابی قرار گرفته اند. غشای تولید شده از پلی اترسولفون که پلی وینیل پیرولیدون و رزین تعویض یونی در آن با نسبت های مختلف توزیع شده اند، ایجاد می شود. به منظور تحلیل و ارزیابی غشاها، شاخص های ظرفیت تبادل یون، میزان جذب آب، مقاومت شیمیایی در محلول اکسنده، تراوش پذیری یون و پتانسیل الکتریکی غشا مورد بررسی قرار گرفته اند. چهار فاکتور درصد مجموع دو پلیمر، نسبت وزنی دو پلیمر ، نسبت رزین به پلیمر و دمای خشک شدن غشا به عنوان عوامل قابل کنترل هستند. به منظور پوشش همزمان تمام متغیرها و پاسخ ها بر مبنای روش طراحی آزمایش تاگوچی 16 نمونه غشا ساخته شد. برمبنای نتایج به دست آمده، ظرفیت تبادل یون با مقدار رزین و دمای خشک شدن رابطه ی مستقیم دارد و میزان جذب آب با افزایش رزین، مقدار PVP و مجموع دو پلیمر افزایش نشان می دهد و با افزایش دما کاهش می یابد. همچنین افزایش مقدار رزین و PVP تا حدی باعث کاهش مقاومت در محلول اکسنده می شود. پتانسیل الکتریکی غشا با افزایش رزین و دما، زیاد می شود و مقدار PVP نیز ابتدا پتانسیل را افزایش و سپس موجب کاهش آن می شود. در مورد تراوایی یون، علاوه بر آن که همه ی عوامل در نتیجه دخیل هستند، افزایش هر کدام از آنها، تراوایی را افزایش می دهد. تصاویر میکروسکوپ الکترونی نشانگر پخش رزین ها در پلی اتر سولفون و شکاف های اندک احتمالی است. در آزمون ظرفیت تبادل یون، بیشترین مقدار به دست آمده در بین نمونه ها meq/g52/1 بود و در سنجش پتانسیل الکتریکی غشا، مقدار6/46 میلی ولت بیشترین پتانسیل ثبت شده است. بهترین غشا از نظر میزان جذب آب، 1/23 % آب جذب می کند و غشایی که کمترین میزان اکسید شدن را در بین نمونه ها دارد، 2/25 % وزن خود را در محلول اکسنده از دست می دهد. در آزمون تراوایی، یک نمونه از غشاها، مقدار m/s33/1را از خود نشان داد که بالاترین مقدار را به خود اختصاص داد. شرایط بهینه ی غشاهایی که شرایط بهتری نسبت به نمونه های تولید شده دارند، با نرم افزار برای هر تست به طور جداگانه با نرم افزار مشخص شده است. این غشاهادر نهایت پس از تولید و ارزیابی نتایج به بیش از 90% پیش بینی های نرم افزار رسیده اند. کلمات کلیدی : الکترودیالیز، غشای تعویض یون، روش تاگوچی، محلول پلیمری

ارتقاء امنیت وب با وف بومی