ساخت غشای انتخاب پذیر تبادل کاتیونی ناهمگن با استفاده از چارچوب های فلزی-آلی سنتزی برای حذف یون های فلزی سنگین از آب

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی شیمی، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه اراک،

2 گروه مهندسی شیمی، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه اراک

3 گروه شیمی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه اراک

10.61186/masm.2025.2052107.1151
چکیده
در این پژوهش غشای انتخاب پذیر تبادل کاتیونی ناهمگن بر پایه چارچوب های فلزی آلی (MOF) ساخته شد و برای حذف یون های فلزی سنگین از محلول های آبی در سیستم الکترودیالیز مورد استفاده قرار گرفت. ذرات MIL-101 (Fe) با استفاده از یک روش آسان شیمیایی سنتز شدند و به عنوان ذرات افزودنی به درون ماتریس غشای تبادل یونی معرفی گردید. غشاها در غلظت های مورد نظر از ذرات افزودنی(۰، ۵/۰، ۱، ۵/۱، ۲، ۳ ٪ وزنی) ، به روش قالب گیری محلول ساخته شده و سپس تاثیر نانوذرات افزودنی بر روی ساختار غشا، خواص‌ الکتروشیمیایی، و عملکرد کلی در سیستم الکترودیالیز مورد مطالعه قرار گرفت. ذرات سنتز شده و غشاهای ساخته شده بوسیله آنالیزهای FTIR ، FESEM ، EDX و AFM مورد بررسی قرار گرفتند. تصاویر FESEM و EDX توزیع یکنواخت ذرات MIL-101 (Fe) در ساختار غشا را نشان داد. به کار گیری ذرات MIL-101 (Fe) در ساختار غشاها منجر به افزایش آبدوستی سطحی گردید. محتوای آب غشاهای اصلاح شده در مقایسه با نمونه پایه به طور چشمگیری افزایش یافت. پتانسیل غشا، عدد انتقال و انتخاب پذیری با افزایش غلظت ذرات افزودنی تا ۵/۱ درصد وزنی افزایش یافتند و سپس از مقدار آن ها کاسته شد. غشاهای MIL-101 (Fe) نمایش قابل ملاحظه ای در حذف یون های سرب داشتند، به طوری که نمونه اصلاح شده ۲ درصد وزنی ذرات MIL-101 (Fe) یک افزایش چشمگیر ۱۹۰ درصدی را نسبت به غشای پایه نشان داد. نتایج این مطالعه برای فرایندهای الکتروغشایی به ویژه الکترودیالیز برای تصفیه آب مفید است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله English

Fabrication of selective heterogeneous cation exchange membrane by using synthesized metal-organic framework for heavy metal ions removal from water

نویسندگان English

Saba Sohrabnejad 1
Sayed Mohsen Hosseini 2
Fahime Parvizian 2
Mohammad Yaser Masoomi 3
1 Department of Chemical Engineering, Faculty of Engineering, Arak University
2 Department of Chemical Engineering, Faculty of Engineering, Arak University
3 Department of Chemistry, Faculty of Sciences, Arak University
چکیده English

In this research, the highly selective heterogeneous cation exchange membrane based on metal-organic frame works (MOFs) was prepared and introduced to electrodialysis system as hopeful material for the removal of heavy metal ions. MIL-101 (Fe) particles were fabricated via a simple chemical technique and suggested into matrix of the ion exchange membranes as additive particles. The membranes were prepared via solution casting technique by applying the desired concentrations of additive particles (0, 0.5, 1, 1.5, 2, 3 (wt%)) and then the effect of the additive particles on the morphology, electrochemical properties, and overall performance in electrodialysis system was studied. the synthesized MOF and homemade membranes were characterized using FTIR, FESEM, EDX and AFM. the images related to morphological studies showed uniform distribution of MIL-101 (Fe) particles in matrix of membranes. Utilizing MIL-101 (Fe) particles in the membrane body led to increase of surface hydrophilicity. The Water content of modified membranes was enhanced considerably compare to pristine. The membrane potential, transport number and permselectivity were increased by applying MIL-101 (Fe) loading ratio up to 1.5 wt% and then decreased. MIL-101 (Fe) membranes also, have considerable performance in removal of lead ions, so that modified sample with 2 wt% of MOF particles displayed a significant increase of 190% compare to pristine. The results are useful for electo-membrane process specially electrodialysis in order to water treatment.

کلیدواژه‌ها English

Cation exchange membrane
Electrodialysis
Metal-Organic frame work
Water treatment
Heavy metal ions removal

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 06 اردیبهشت 1404

  • تاریخ دریافت 11 بهمن 1403
  • تاریخ بازنگری 03 فروردین 1404
  • تاریخ پذیرش 06 اردیبهشت 1404