Skip to main content
SUPERVISOR
Mortaza Sadeghi,Sedigheh Borhani
مرتضی صادقی (استاد راهنما) صدیقه برهانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Nasim Gholam shahbazi
نسیم غلام شهبازی

FACULTY - DEPARTMENT

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

TITLE

Investigation the impact of the use of nanofibers in composite membrane for petroluim wastewater treatment
Highly porous nanofibrous membranes with high permeability, low weight and small pore size are widely employed for various filtration applications. The nanofibrous membranes showed superior advantages such as higher flow rate compared to commercially available membranes with the same pore size. Although nanofibrous membranes with increased permeability were successfully utilized for microfiltration, their application for ultra/nanofiltration is still challenging due to the typical achieved pore size. Thin film composites (TFCs) are a group of developed membranes for ultra/nanofiltration. TFCs consist of a selective thin layer (typically fabricated by (surface polymerization) on top of a non-homogenous porous substrate (commonly produced via interfacial polymerization). In this study, nylon 6 nanofibrous membrane with high porosity and permeability was employed as the substrate for fabrication of TFC. The effect of the solution concentration as well as electrospinning time on the performance of the electrospun nanofibrous membrane was investigated. The results showed that by increasing the concentration of the polymer solution, the diameter of the nanofibers was increased due to increased viscosity of the solution, while the air permeability was reduced as a result of bigger diameter of the nanofibers and smaller pores size. Moreover, the air permeability was lower at shorter electrospinning time due to the lowered thickness of the membrane and pores length. The active thin layer was fabricated by electrospraying of poly vinylalcohol (PVA) on the surface of porous nanofibrous membranes. The effect of electrospraying time and post electrospray processing condition of producing thin layer on the structure and functionality of the composite membranes was examined. The results showed that increasing the electrospraying time from 4 to 12 h enhanced formation of uniform coating on the surface of the nanofibers which resulted in lower permeability due to reduced pores size. Moreover, air flow was significantly decreased by increasing electrospinning and electrospraying time. The investigation of the efficacy of fabricated composite membranes for molecular weight cut off (MWCO) revealed that the MWCO was improved at prolonged electrospinning and electrospraying time and decreased diameter of the nanofibers. Furthermore, increasing water vapor treatment time from 10 to 60 min resulted in higher MWCO due to enhanced connection of PVA nanoparticles. Membrane fouling studies confirmed that the smaller diameter of the nanofibers and prolonged electrospinning time increased membrane fouling, while longer electrospraying duration enabled lowering fouling percentage. Finally, COD, BOD and turbidity was drastically reduced by 71.2%, 87% and 74%, respectively, using the optimized composite membrane for water-oil separation. Keywords : Thin Film Composite Membrane, Nano Fiber, Electrospining, Electrospray
غشاهای بسیار متخلل نانوالیاف با مشخصاتی چون وزن کم، نفوذپذیری بالا و اندازه منافذ کوچک جهت کاربرد در صنعت فیلترکردن بسیار مناسب می باشند. مقایسه غشاهای ساخته شده از نانوالیاف با غشاهای تجاری میکروفیلترکردن با اندازه منافذ همسان، نشان می دهد که نانوالیاف شار عبوری بالاتری در مقایسه با غشاهای تجاری، فراهم می کنند. اگرچه فیلترهای نانولیفی با نفوذپذیری بالا در میکروفیلترکردن کاربرد دارند ولی به دلیل اندازه منافذشان، برای استفاده در اولترا یا نانوفیلترکردن مناسب نیستند. برای تصفیه آب، غشاهای مرکب فیلم نازک، یکی از ساختارهای مناسب غشاء جهت اولترا و نانوفیلترکردن هستند. این غشاها شامل یک بستر متخلل نامتقارن ( اغلب از روش وارونگی فاز ساخته می شوند) و یک لایه نازک مانع (اغلب از روش پلیمری کردن سطحی ساخته می شود) که به صورت انتخابی عمل می کند، هستند. در این پژوهش برای ساخت غشاء مرکب فیلم نازک، از لایه نانوالیاف نایلون6 با تخلخل و نفوذپذیری بالا به عنوان لایه میانی استفاده شد و با تغییر غلظت محلول پلیمری و زمان الکتروریسی، عملکرد غشاء مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که افزایش غلظت محلول پلیمری بدلیل افزایش گرانروی منجر به افزایش قطرنانوالیاف شد. همچنین نفوذپذیری هوای نمونه ها ارزیابی شد و کاهش نفوذپذیری هوا با افزایش غلظت محلول پلیمری بدلیل افزایش قطر نانوالیاف و کاهش اندازه منافذ لایه مشاهده شد. همچنین کاهش مدت الکتروریسی بدلیل کاهش ضخامت و طول منافذ لایه سبب کاهش نفوذپذیری هوا گردید. برای ساخت لایه نازک، محلول پلی وینیل الکل بر سطح لایه نانوالیاف الکترواسپری شد و با تغییر غلظت محلول پلی وینیل الکل و زمان الکترواسپری و تغییر شرایط عملیات تکمیلی ساخت لایه نازک، مشخصات غشاء از لحاظ ساختار و عملکرد مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که افزایش زمان الکترواسپری از 4 به 12 ساعت با تشکیل لایه یکنواخت وپوشش کامل بر سطح نانوالیاف همراه است و بدلیل کاهش اندازه منافذ غشاء، منجر به کاهش نفوذپذیری شد. میزان شار عبوری از غشاء اندازه گیری و کاهش شار با افزایش زمان الکتروریسی و الکترواسپری مشاهده شد. به منظور ارزیابی کارایی غشاء میزان دفع ملکولی اندازه گیری شد و مشاهده شد که با کاهش قطر نانوالیاف، افزایش زمان الکتروریسی و الکترواسپری، میزان دفع مولکولی افزایش یافته است. همچنین میزان دفع ملکولی غشاها با افزایش مدت زمان بخاردهی از 10 به 60 دقیقه به دلیل بهم پیوستگی بیشتر نانوذرات پلی وینیل الکل افزایش یافت. بررسی میزان گرفتگی غشاء نشان داد که با کاهش قطر نانوالیاف و افزایش زمان الکتروریسی ریسندگی نانوالیاف درصد گرفتگی غشاء افزایش یافته است. افزایش زمان الکترواسپری پلی وینیل الکل منجر به کاهش درصد گرفتگی شده است. در نهایت توسط غشاء بهینه ساخته شده، آزمون جداسازی آب از روغن انجام شد و کاهش 2/71% COD، 87% BOD و 74% کدورت حاصل شد. کلمات کلیدی: نانوالیاف، الکتروریسی، الکترواسپری، جداسازی(فیلتر کردن)، غشاء.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی