شماره ركورد
25538
شماره راهنما
NANO2 143
عنوان
تهيه و شناسايي غشاهاي اولترافيلتراسيون/ميكروفيلتراسيون بر پايهي پليمرهاي سلولزي با استفاده از الگوهاي تشكيل دهنده حفره با نانوذرات كلسيم كربنات
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
نانو فيزيك
دانشكده
شيمي
تاريخ دفاع
1404/07/26
صفحه شمار
76 ص .
استاد راهنما
بهروز موحدي , محسن مصلحي
كليدواژه فارسي
غشاي ميكروفيلتراسيون , غشاي اولترافيلتراسيون , نانوذرات كلسيمكربنات , الگوي حذف شونده , سلولز استات
چكيده فارسي
آب بهعنوان منبعي حياتي، با رشد جمعيت، صنعتيشدن و توسعه كشاورزي با چالشهاي جدي در كيفيت و دسترسي مواجه شده است. فناوريهاي غشايي در چند دهه اخير به دليل بازدهي بالا، سادگي استفاده و مصرف انرژي پايين، جايگاه ويژهاي در تصفيه و نمكزدايي آب پيدا كردهاند. اين فناوريها در انواع مختلفي همچون ميكروفيلتراسيون (MF)، اولترافيلتراسيون (UF)، نانوفيلتراسيون (NF) و اسمز معكوس RO)) بر اساس اندازه حفرات و نيروي محركه دستهبندي ميشوند. در اين ميان، غشاهاي MF و UF به دليل توانايي حذف ذرات معلق، باكتريها و ماكرومولكولها، كاربرد گستردهاي در تصفيه آب و صنايع زيستي دارند. ساخت غشاها با روشهاي گوناگوني همچون الكتروريسي، كشش، تركاچينگ و وارونگي فاز امكانپذير است. در ميان اين روشها، وارونگيفاز بهدليل سهولت اجرا، قابليت كنترل ساختار و توليد غشاهاي متخلخل با عملكرد مطلوب، بيشترين كاربرد و اهميت را دارد. اما در اين پژوهش، غشاهاي پليمري متخلخل بر پايه سلولز استات به روش وارونگيفاز تهيه شدند. استفاده از نانوذرات بهعنوان الگوي حذفشونده، امكان طراحي غشاهايي با حفرات كنترلشده و ساختار متخلخل دقيق را فراهم ميآورد؛ با حذف هدفمند اين نانوذرات، اندازه و توزيع حفرات قابل تنظيم بوده و عملكرد فيلتراسيون غشا بهبود مييابد. در اين پژوهش، از نانوذرات كلسيم كربنات بهعنوان الگوي حذفشونده استفاده شد. بدين منظور نانوذرات كربنات كلسيم كرويشكل سنتز و به ماتريس پليمري افزوده شدند. سپس طي فرآيند اچينگ با اسيد، اين نانوذرات حذف گرديده و حفراتي با توزيع كنترلشده در ساختار غشا شكل گرفت. محلول پليمري شامل سلولز استات و حلال استون تهيه شد، سپس نانوذرات و گليسرول به آن افزوده و فيلم غشا ريختهگري گرديد. مشخصهيابي نانوذرات و غشاها با استفاده از تكنيكهايي مانند ميكروسكوپ الكتروني روبشي گسيلميداني (FESEM)، پراش پرتو ايكس (XRD)، پراكندگي نور ديناميكي ((DLS و طيفسنجي ((FTIR انجام گرفت. همچنين آزمونهاي مقاومت مكانيكي، اندازهگيري شار عبوري، جداسازي امولسيون روغن در آب و حفرهسنجي براي ارزيابي عملكرد غشاها صورت پذيرفت. نتايج نشان داد كه حضور و حذف كنترلشده نانوذرات كلسيم كربنات موجب بهبود تخلخل و افزايش كارايي غشاها در فيلتراسيون و ارتقاي پتانسيل آنها براي كاربرد در تصفيه آب ميشود.
كليدواژه لاتين
Microfiltration membrane , Ultrafiltration membrane , Calcium Carbonate nanoparticles , Pore former template , Celluslose acetate
عنوان لاتين
Preparation and characterization of ultrafiltration/microfiltration membranes based on cellulosic polymers using pore former templates with nanoparticles
گروه آموزشي
نانو فناوري
چكيده لاتين
Water, as a vital resource, faces significant challenges in quality and accessibility due to population growth, industrialization, and agricultural development. In recent decades, membrane technologies have gained a prominent role in water treatment and desalination owing to their high efficiency, ease of use, and low energy consumption. These technologies include microfiltration (MF), ultrafiltration (UF), nanofiltration (NF), and reverse osmosis (RO), and are classified based on pore size and driving force. Among them, MF and UF membranes are widely used in water purification and biotechnological industries due to their ability to remove suspended particles, bacteria, and macromolecules.
Membranes can be fabricated using various methods such as electrospinning, stretching, track-etching, and phase inversion. Among these, phase inversion is the most commonly employed due to its simplicity, structural controllability, and capability to produce porous membranes with desirable performance. In this study, porous polymeric membranes based on cellulose acetate were prepared using the phase inversion method. The use of nanoparticles as sacrificial templates allows the design of membranes with precisely controlled pores; targeted removal of these nanoparticles enables adjustable pore size and distribution, enhancing membrane filtration performance.
Calcium carbonate nanoparticles were used as the sacrificial template. Spherical nanoparticles were synthesized and incorporated into the polymeric matrix. Subsequently, the nanoparticles were removed through acid etching, forming pores with controlled distribution within the membrane structure. The polymer solution, consisting of cellulose acetate and acetone, was prepared, followed by the addition of nanoparticles and glycerol, and then cast into membrane films. Characterizations of the nanoparticles and membranes were carried out using field emission scanning electron microscopy (FESEM), X-ray Diffraction sprectroscopy (XRD), dynamic light scattering (DLS), and Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR). Mechanical strength tests, permeation flux measurements, oil-in-water emulsion separation, and porosity analysis were conducted to evaluate membrane performance. The results demonstrated that the presence and controlled removal of calcium carbonate nanoparticles enhanced considerably the membrane porosity and filtration efficiency, highlighting their potential for water treatment applications.
تعداد فصل ها
3
فهرست مطالب pdf
153122
نويسنده