مقایسه غشاهای ساخته شده UF/NF خالص و پوشش‌داده شده با TiO2 برای دو نوع جداسازی امولسیونی روغن در آب

چکیده 

مرجع پلیمر در بازار ایران (پلیم پارت) : غشاهای اولترافیلتراسیون[1](UF) پلی‌­سولفون و نانوفیلتراسیون[2](NF) پلی­‌پی پرازین-آمید[3] ابتدا با روش جدایی فازی[4]و پلیمریزاسیون سطحی ساخته گردیده و سپس عملیات اصلاح روی سطح غشا توسط TiO₂ متداول صورت گرفت. در مقایسه با غشاهای خالص UF و NF، شار آب خالص برای UF و NF اصلاح شده به ترتیب 40/66‌ و 12/92 درصد کاهش یافت، درحالیکه زوایه تماس غشاها به‌ترتیب از 66/5 درجه به 35/3درجه و از 48/2 درجه به 37/7 درجه کاهش یافت. با این­‌حال، غشا اصلاح شده با نانوذرات TiO₂ برای هر دو غشا، هم UF و هم NF عملکرد ضد­گرفتگی[4] و جداسازی بسیار بهتری را برای دو نوع امولسیون روغن در آب (یعنی امولسیون روغن در آب آماده شده با شوری‌کم و آب تولید شده با روغن در میدان نفتی شنگلی[5]، چین) نشان داد. نتایج این بررسی نشان می‌­دهد که شار آب غشای UF اصلاح شده تنها اندکی کاهش یافته و شار آب پایدار به ترتیب 2/2 برابر و 6/15 درصد بیشتر از غشاهای خالص برای دو نوع خوراک امولسیون روغن در آب و آب تولید شده، می­‌باشد. با توجه به چهار مدل گرفتگی، غشای اصلاح‌شده TiO₂ می‌تواند گرفتگی روی سطح غشا را کاهش دهد و با کاهش جذب، رسوب، انسداد منافذ غشا و تشکیل لایه کیک،سبب افزایش شار آب تا حد زیادی گردد.برای غشای NF، شار آب غشای اصلاح شده به ترتیب 66/1 درصد و 22/8 درصد برای دو خوراک امولسیون روغن در آب و آب تولید شده افزایش یافته است. پوشش TiO₂ به‌طور موثر موجب کاهش چسبندگی روغن و تشکیل لایه کیک را بر روی سطح غشا گردید.

نتیجه‌­گیری

در این مطالعه، غشای UF/NF با پوشش TiO₂ ساخته شد و برای بررسی عملکرد ضد گرفتگی روغن، دو نوع امولسیون روغن در آب به کارگرفته شد.

  1- در مقایسه با غشاهای خالص UF و NF، شار آب خالص برای غشاهای UF و NF با پوشش TiO₂ به ترتیب 40/66 درصد و12/92 درصد کاهش یافت، در حالیکه زوایه تماس غشاها از 66/5 درجه به 35/3درجه و از 48/2درجه به 37/7 درجه کاهش یافت.

2- شار آب غشای UF اصلاح شده تنها اندکی کاهش یافت و شار آب پایدار به ترتیب 2/2 برابر و 15/6 درصد بیشتر از غشاهای خالص برای خوراک امولسیون روغن در آب و آب تولید شده، گزارش گردید.

3- با توجه به چهار مدل گرفتگی، کاهش شار آب برای آب تولید شده به دلیل اندازه نسبتاً کوچک قطرات روغن در آب تولیدی، با همه انواع گرفتگی بسیار بهتر از امولسیون روغن در آب آماده شده بود. غشای UF پوشش داده شده با TiO₂ می­‌تواند گرفتگی روی سطح غشا راکاهش دهد و با کاهش جذب، رسوب، انسداد منافذ غشا و تشکیل لایه کیک، موجب افزایش شار آب را تا حد زیادی گردد.

4- برای غشای NF، شار آب غشا اصلاح شده به ترتیب برای امولسیون روغن در آب و آب تولید شده به ترتیب 66/1 و 22/8 درصد افزایش یافت. پوشش TiO₂ به‌­طور موثر موجب کاهش چسبندگی روغن و تشکیل لایه کیک بر روی سطح غشا گردید. غشای NF به دلیل اندازه منافذ کوچکتر با مقیاس نانو، عملکرد بسیار بهتری برای روغن محلول نسبت به غشای UF نشان می‌­دهد.

کلمات کلیدی: اولترافیلتراسیون، نانوفیلتراسیون، اکسید تیتانیوم[6]، لایه اصلاح شده[7]، امولسیون روغن در آب[8].

[1] Ultrafiltration

[2] Nanofiltration

[3] poly‌piperazine-amide

[4] phase inversion

[5] Anti-fouling

[6] Titanium oxide

[7] Modified layer

[8] Oil-in-water emulsion

Reference

Zhang T, Kong FX, Li XC, Liu Q, Chen JF, Guo CM. Comparison of the performance of prepared pristine and TiO2 coated UF/NF membranes for two types of oil-in-water emulsion separation. Chemosphere. 2020 Apr 1; 244:125386.

 ترجمه و ویرایش : شیرین میران موسوی

هانیه میران موسوی