سختی زدایی از آب توسط غشای پلیمری حاوی گرافن‌اکساید و نانوذرات FeOOH

حیدری, فرهاد; خلج, راحله

doi:10.52547/masm.2.4.393

سختی زدایی از آب توسط غشای پلیمری حاوی گرافن‌اکساید و نانوذرات FeOOH

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

فرهاد حیدری ¹

راحله خلج ²

¹ Department of Chemistry, Faculty of Science, Arak University, Arak 38156-8-8349, Iran

² دانشگاه اراک

https://doi.org/10.52547/masm.2.4.393

چکیده

سختی آب به غلظت کل کلسیم و منیزیم، اشاره دارد که برحسب معادل کربنات کلسیم بیان می‌شود. مقادیر بیش ازحد Ca2+ و Mg2+ درآب منجر به عواقب جدی برای مصارف خانگی و صنایع می‌شود. در این کار تحقیقاتی از سلولز استات که پلیمری سازگار با محیط زیست، غیر سمی و آبدوست است برای تهیه غشاهای پلیمری مورد استفاده در حذف یون‌های کلسیم و منیزیم بهره گرفته شد و پلی وینیل پیرولیدین به عنوان عامل حفره‌ساز در محلول پلیمری ساخت غشا استفاده شد. همچنین گرافن‌اکساید (GO) و نانوذرات FeOOH در جهت بهبود عملکرد غشاها برای حذف سختی کل آب، به محلول پلیمری افزوده شدند. از آنالیز های FTIR و SEM و XRD نیز برای مشخصه‌یابی نانوساختارهای تهیه شده استفاده گردید. از مزیت های این پژوهش می توان به استفاده از پلیمر زیست سازگار سلولز استات و همچنین عملکرد مناسب غشا در فشارهای پایین (حدود 3 بار) اشاره کرد که این موضوع باعث صرفه جویی در مصرف انرژی در مقایسه با فرآیندهای غشایی فشار بالا مانند اسمز معکوس می‌گردد. نتایج نشان دادندکه افزودن نانوذرات FeOOH و نانو صفحات گرافن‌اکساید باعث بهبود عملکرد غشاهای تهیه شده در سختی زدایی از آب می‌شوند به طوری که میزان حذف یون های منیزیم و کلسیم از 60 درصد در غشای اولیه تا 80 درصد در غشای نانوکامپوزیتی افزایش می یابد.

کلیدواژه‌ها

فرآیندهای غشایی

سلولز استات

گرافن‌ اکساید

FeOOH

عنوان مقاله English

Water softening by a Polymeric Membrane Containing GO and FeOOH Nanoparticles

نویسندگان English

Farhad Heidary ¹

Rahele Khalaj ²

¹ Department of Chemistry, Faculty of Science, Arak University, Arak 38156-8-8349, Iran

² Department of Chemistry, Faculty of Science, Arak University, Arak 38156-8-8349, Iran

چکیده English

Water hardness refers to the total concentration of calcium (Ca2+) and magnesium (Mg2+), which is expressed in terms of the equivalent of calcium carbonate. Excessive amounts of Ca2+ and Mg2+ in water lead to serious consequences for home and industrial use. In this research, cellulose acetate (CA) was used to prepare polymer membranes used to remove calcium and magnesium ions. Graphene oxide (GO) and FeOOH nanoparticles were also added to the polymer solution to improve membrane performance to remove total water hardness. FTIR, SEM and XRD were also used for characterization of prepared nanostructures. The advantages of this research include the use of biocompatible polymer as well as proper membrane performance at low pressures (about 3 times) which saves energy compared to high pressure membrane processes such as reverse osmosis. The results showed that the addition of FeOOH nanoparticles and graphene oxide nano plates improved the performance of the prepared membranes.

کلیدواژه‌ها English

Cellulose acetate

Membrane processes

Graphene oxide

FeOOH

[1] Werber JR, Osuji CO, Elimelech M. Materials for next-generation desalination and water purification membranes. Nature Reviews Materials. 2016;1:1-15.
[2] Heidary F, Khodabakhshi AR, Ghanbari D. A novel sulfonated poly phenylene oxide-poly vinylchloride/ZnO cation-exchange membrane applicable in refining of saline liquids. Journal of Cluster Science. 2017;28:1489-507.
[3] Heidary F, Khodabakhshi AR, Ghanbari D. Ionic transport properties improvement of a new cation-exchange membrane containing functionalized CNT as a clean technology for refining of saline-liquids. Environmental Technology. 2021;42:1236-51.
[4] Khodabakhshi A, Heidary F, Ghanbari D. Cation exchange nanocomposite membrane containing Mg (OH) 2 nanoparticles: characterization and transport properties. Journal of Nanostructures. 2018;8:191-201.