غشای سرامیکی الیاف توخالی سیلیکایی جدید برای تصفیه فاضلاب روغنی

مرجع پلیمر در بازار ایران (پلیم پارت) :

چکیده

غشاهای سرامیکی الیاف توخالی به خوبی شناخته شده‌­اند که دارای ویژگی­‌های منحصر به­‌فردی از جمله پایداری حرارتی، شیمیایی و مکانیکی برتر هستند. ایراد اصلی غشاهای سرامیکی که تجاری سازی آنها را محدود می‌­نماید، هزینه بالای مواد اولیه آنها است. برای غلبه بر این عیب، غشای سرامیکی توخالی مبتنی‌­بر شن و ماسه سیلیکا (SS-HFCM) با موفقیت از طریق روش وارونگی فاز / تف جوشی ترکیبی با هزینه کم ساخته شد. قبل از ساخت، پودر ماسه سیلیکا ابتدا با استفاده از فلورسانس اشعه ایکس (XRF)، پراش اشعه ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)، برونر-امیت-تلر (BET) و طیف سنجی فروسرخ تبدیل فوریه (FTIR) مشخص شد. علاوه‌­بر این، مورفولوژی و استحکام مکانیکی به ترتیب با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و تست خمشی سه نقطه‌ای مورد بررسی قرار گرفت. اثرات دو پارامتر اصلی فرآیند ساخت (یعنی دمای تف جوشی و محتوای سرامیکی) بر استحکام مکانیکی، مورفولوژی، شار آب خالص (PWF)و جداسازی آب-روغن توسط SS-HFCM  مورد بررسی قرار گرفت. بر اساس یافته‌­ها، مناسب­ترین دمای تف جوشی 1300 درجه سانتیگراد بود. ساختار مورفولوژیکی رضایت­‌بخش و استحکام حفره‌­های اسفنجی و انگشت مانند در بارگذاری پودر سرامیکی 55 درصد وزنی برای ویژگی­های SS-HFCM ساخته شده مفید است. مقاومت مکانیکی 210 مگاپاسکال به ترتیب در دمای تف جوشی و بارگذاری محتوای 1300 درجه سانتیگراد و 57/5 درصد وزنی به دست آمد. استحکام مکانیکی SS-HFCM به دست آمده در 1300 درجه سانتیگراد در این پژوهش به طور قابل توجهی بالاتر از موارد گزارش شده در مطالعات قبلی است. علاوه‌­بر این، بهبود عملکرد جداسازی روغن از آب با بالاترین نرخ دفع روغن 99/7 درصد حاصل گشت. این SS-HFCM دارای ساختار رضایت­‌‍بخش با لایه‌­های جداسازی داخلی و خارجی کاربردی است که می­تواند برای کاربردهای تصفیه آب مانند میکروفیلتراسیون، اولترافیلتراسیون، تقطیر غشایی و کنتاکتور غشایی مفید باشد.

نتیجه گیری

این پژوهش با موفقیت  HFCM را از یک ماده سرامیکی کم‌هزینه (ماسه- سیلیکا) از طریق روش وارونگی فاز/سینترینگ ساخته است. ارزیابی غشا ساخته شده امکان دستیابی به پیکربندی کامل HFCM با استفاده از محتوای ماسه سیلیکا 55 درصد وزنی، تف جوشی شده در دمای 1300 درجه سانتیگراد، سرعت جریان سیال در منفذ 10 میلیلیتر در دقیقه و نرخ اکستروژن سوسپانسیون در 6 میلیلیتر در دقیقه را نشان داده است. غشاهای ساخته شده ساختارهای حفره­ای متقارن انگشتی و اسفنجی را نشان دادند. اثرات دمای تف‌­جوشی و محتوای ماسه سیلیکا بر مورفولوژی، مقاومت مکانیکی، شار آب خالص و جداسازی روغن از آب غشاهای ساخته شده نیز مشخص شده است. امکان تولید HFCM متقارن و متخلخل با شار آب خالص  12/6 لیتر در مترمربع-ساعت در 10 دقیقه اولیه عملیات و مقاومت مکانیکی 78/5 مگاپاسکال با استفاده از محتوای ماسه سیلیکا 55 درصد وزنی و دمای تف جوشی 1300 درجه سانتیگراد نشان داده شده است. بنابراین، این مطالعه پتانسیل سیلیکا در تولید HFCMs برای بسیاری از فرآیندهای تصفیه آب را برجسته می‌­نماید. این مطالعه همچنین چشم اندازهای آینده را برای کاربردهای بالقوه غشاهای سرامیکی الیاف توخالی مبتنی‌­بر ماسه سیلیکا در مناطق دیگر، مانند نمک‌­زدایی آب دریا، ارائه می‌­دهد.

دانلود فایل : غشای سرامیکی الیاف توخالی سیلیکایی جدید برای تصفیه فاضلاب روغنی

Reference:

Alftessi SA, Othman MH, Adam MR, Farag TM, Ismail AF, Rahman MA, Jaafar J, Habib MA, Raji YO, Hubadillah SK. Novel silica sand hollow fibre ceramic membrane for oily wastewater treatment. Journal of Environmental Chemical Engineering. 2021 Feb 1;9(1):104975.

DOI: 10.1016/j.jece.2020.104975

ترجمه و ویرایش : هانیه میران موسوی