Skip to main content
SUPERVISOR
Hossein Fashandi,Sedigheh Borhani
حسین فشندی (استاد مشاور) صدیقه برهانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
FARNAZ GHASEMI ESFAHANI
فرناز قاسمی اصفهانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی نساجی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1396

TITLE

Fabrication and Characterization of Celluluse Acetate Nanofibrous Membrane Containing ZrO2 Nanoparticles for Aqueous Solutions Filtration usage
Nanofiber layers have gained widespread applications in various fields due to their unique properties such as high specific surface area, flexibility, superior mechanical properties, and high permeability. One of the main applications of nanofiber layers is in the filtration membranes. Today, nanofibrous membranes have attracted significant attention in filtration applications, especially protein concentration and water purification, because of their low thickness. Fouling and low thermal stability are the most challenging problems which strongly limit the nanofibrous membrane efficiency. The present research's main objective is to improve the cellulose acetate nanofibrous membrane efficiency by reducing the fouling effect and improving thermal stability. Therefore, zirconium dioxide nanoparticles were incorporated into the nanofibrous layer. Cellulose acetate nanofibers having zirconium dioxide nanoparticles were coated on a commercial filter paper through electrospinning. Effects of nanoparticle amount and electrospinning time on the membrane efficiency were investigated. The results of FTIR and EDS tests confirmed the presence and uniform distribution of zirconium dioxide nanoparticles on the surface of the nanofibers. According to the SEM images, the decrease of nanofiber diameters with increasing nanoparticle concentration was observed, attributed to the reduction of polymer solution viscosity. The results revealed the decreasing pore size with increasing nanoparticle concentration. With increasing the nanoparticle concentration, the air permeability was reduced due to the pore size reduction. The membrane's enhanced hydrophilicity boosted the distilled water flux due to the incorporation of zirconium dioxide nanoparticles. With increasing the electrospinning time, the air permeability and distilled water flux decreased due to the thickened membrane. Moreover, TOC and membrane fouling tests were performed to investigate the membrane efficiency. According to the results, nanoparticles could enhance the rejection rate and reduce fouling effects. Zirconium dioxide nanoparticles slightly improved the thermal stability of nanofibers.
لایههای نانولیفی، بدلیل داشتن خواص منحصر به فردی مانند سطح مخصوص بالا، انعطافپذیری، خواص مکانیکی برتر و نفوذپذیری بالا، کاربردهای گستردهای را در زمینههای مختلف بدست آوردهاند. یکی از مهمترین کاربردهای لایههای نانولیفی در غشاهای فیلتراسیون است. امروزه، غشاهای نانولیفی بدلیل ضخامت پایین در کاربردهای فیلتراسیون بخصوص تغلیظ پروتئینها و تصفیه آب توجه بسیاری را به خود جلب کردهاست. گرفتگی و پایداری حرارتی کم از مهمترین معضلات چالشبرانگیز غشاهای نانولیفی هستند که بهشدت کارایی آنها را محدود میسازند. هدف اصلی این پژوهش، بهبود کارایی غشای نانولیفی استاتسلولز با کاهش اثر گرفتگی و بهبود پایداری حرارتی است و برای این منظور از نانوذرات زیرکونیومدیاکساید در فرایند تولید نانوالیاف استفاده شد. نانوالیاف استاتسلولز حاوی مقادیر مختلف 1 درصد( روی بستری از کاغذ تجاری فیلتراسیون، الکتروریسی شدند. اثر عواملی از جمله / 1 و 5 ،1/6 ، نانوذرات زیرکونیوم دیاکساید) 1 غلظت نانوذرات و مدت زمان الکتروریسی بر عملکرد غشا مورد بررسی قرار گرفت. نتایج طیفسنجی مادون قرمز و طیفسنجی انرژی اشعه ایکس، حضور نانوذرات زیرکونیوم دیاکساید و توزیع یکنواخت آنها در سطح نانوالیاف را تائید کردند. با توجه به تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی، کاهش قطر نانوالیاف در اثر افزایش غلظت نانوذرات که ناشی از کاهش گرانروی محلول پلیمری است، مشاهده شد. بررسی نتایج اندازهگیری ابعاد منافذ غشا، کاهش اندازه منافذ با افزایش غلظت نانوذرات را نشان داد. نتایج نشان داد با افزایش غلظت نانوذرات، نفوذپذیری هوای غشای نانولیفی در اثر کاهش اندازه منافذ ناشی از کاهش قطر نانوالیاف، کاهش یافته و شار عبور آب خالص در نتیجه افزایش آبدوستی ناشی از حضور نانوذرات زیرکونیوم دیاکساید، افزایش یافته است. با افزایش زمان الکتروریسی، ضخامت غشای نانولیفی افزایش یافت و لذا نفوذپذیری هوا و شار عبوری آب خالص غشا کاهش یافت. آزمون دفع جرم مولکولی و گرفتگی غشا به منظور ارزیابی کارایی غشاء اندازهگیری شد و مشاهده شد که با افزایش غلظت نانوذرات زیرکونیومدیاکساید، میزان گرفتگی غشا کاهش و میزان دفع جرم مولکولی افزایش یافته است. با افزایش غلظت نانوذرات زیرکونیوم دیاکساید، پایداری حرارتی نانوالیاف به میزان بسیار جزئی بهبود یافت.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی