ساخت و ارزیابی غشای کامپوزیتی اکسید گرافن بر روی پایه‌ سرامیکی اصلاح شده برای زدایش کارآمد نمک از آب

مقالات آماده انتشار

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی نفت و پتروشیمی، دانشگاه رازی، کرمانشاه

2 مرکز تحقیقات غشایی، مرکز تحقیقات پیشرفته مهندسی شیمی، دانشکده نفت و پتروشیمی، دانشگاه رازی، کرمانشاه

3 گروه م. شیمی، دانشکده مهندسی، دانشگاه کردستان، سنندج، ایران

10.22078/pr.2025.5634.3498

چکیده

پالایش آب و پساب یکی از راه‌کارهای اصلی چیره شدن بر ابرچالش کمبود/آلوده بودن آب‌های در دسترس است. فرآیندهای غشایی یکی از گزینه‌های کارآمد در این زمینه هستند. در این پژوهش برای دستیابی به پس‌زنی کارآمد نمک از محلول‌های آبی، غشاهای نامتقارن اکسید گرافن بر پایه آلفا-آلومینای اصلاح شده با استفاده از فرآیند فیلتراسیون خلا ساخته شدند. غشاهای ساخته شده با روش‌های شناسایی ساختاری و عملکردی، از جمله میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی (FESEM)، میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM)، طیف‌سنجی فروسرخ تبدیل فوریه (FTIR)، طیف‌سنجی رامان، پراش اشعه ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) مورد ارزیابی قرار گرفتند. مطابق با ارزیابی‌های ساختاری، غشا ساختار چندلایه دارد و اکسید گرافن نیز به صورت یکنواخت بر روی سطح لایه میانی گاما- آلومینا پوشش داده شده است. رفتار (ترواش‌پذیری و پس‌زنی نمک) غشاهای ساخته شده در زدایش نمک‌های سدیم کلرید و کلسیم کلرید با غلظت‌های متفاوت 200، 500 و ppm 1000) از محلول‌های آبی بررسی شد. نتایج نشان داد که شار تراوش این غشا در فرآوری محلول‌های مختلف نمک سدیم کلرید و کلسیم کلرید تقریباً ثابت و برابر با LMH.Bar-1 86/3 است. این ثبات در شار تراوش حاکی از عملکرد پایدار و مطلوب غشا در فرآیند فیلتراسیون نمک است. مکانیسم پس‌زنی نمک‌ها در غشای کامپوزیتی ساخته شده در این کار بررسی شده است. نتایج نشان می‌دهد که در شرایط بهینه تراوش‌پذیری غشا حدود LMH.Bar-1 5/4 و پس‌زنی نمک غشا برای خوراک‌های محلول‌های سدیم کلرید و کلسیم کلرید (ppm 200) به ترتیب به 2/55 و % 6/65 می‌رسد. نتایج پژوهش نشان دهنده پتانسیل بالای غشاهای ساخته شده نامتقارن اکسید گرافن بر پایه‌های اصلاح شده برای نمک‌زدایی کم فشار آب هستند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Preparation and characterization of composite graphene oxide composite membrane supported on modified ceramics for efficient removal of salt from salty water

نویسندگان [English]

  • Samira Veisi 1
  • Omid Bakhtiari 2
  • Farhad Rahmani 3
1 Faculty of Petroleum and Chemical Engineering, Razi University, Kermanshah, Iran
2 Membrane Research Center, Advanced Research Center for Chemical Engineering, Faculty of Petroleum and Chemical Engineering, Razi University, Kermanshah, Iran
3 Department of Chemical Engineering, Faculty of Engineering, University of Kurdistan, Sanandaj, Iran
چکیده [English]

Water and wastewater treatment is one of main strategies to overcome the water sagacity/pollution. The membrane processes are among efficient approaches to address this issue. In this study, asymmetric graphene oxide (GO) membranes were fabricated on modified α-alumina substrates via vacuum filtration to achieve high-efficiency salt rejection from aqueous solutions. The fabricated membranes were evaluated by structural and functional characterization methods, including field emission scanning electron microscopy (FESEM), atomic force microscopy (AFM), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), Raman spectroscopy, X-ray diffraction (XRD), and transmission electron microscopy (TEM). Structural evaluations revealed that the membrane exhibits a multilayer architecture, with graphene oxide uniformly coating the gamma-alumina interlayer surface. The behavior (permeability and salt rejection) of the fabricated membranes in the removal of sodium chloride and calcium chloride salts with different concentrations (200, 500 and 1000 ppm) from aqueous solutions was investigated. The results showed that the permeation flux of this membrane in the processing of different sodium chloride and calcium chloride salt solutions is almost constant and equal to 3.86 LMH.Bar-1. This stability in the permeation flux indicates a stable and favorable performance of the membrane in the salt filtration process. This work investigates the mechanism of salt rejection in the fabricated composite membrane. The results show that under optimal conditions, the membrane permeation is about 4.5 LMH.Bar-1 and the membrane salt rejection for sodium chloride and calcium chloride solution feeds (200 ppm) reaches 55.2 and 65.6 %, respectively. The research results indicate the high potential of asymmetric graphene oxide membranes fabricated on modified substrates for low-pressure water desalination.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Graphene oxide
  • Asymmetric membrane
  • Ceramic Support
  • Water Purification
  • Desalination
پژوهش نفت

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از تاریخ 10 آبان 1404

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار