سنتز و مشخصه یابی غشاهای اولترافیلتراسیون پلی اتر سولفون اصلاح شده با پلی اتیلن گلایکول-نقره با ویژگی های ضد گرفتگی طولانی مدت

غشاهای اولترافیلتراسیون فشار پایین، سیستم هایی هستند که برای بازگشت پاتوژن ها و میکروآلاینده های آلی و معدنی مناسب اند و بسیاری از گزارشات بیان کرده اند که گرفتگی زیستی یکی از مهمترین مشکلاتی است که در این سیستم ها مشاهده می شود. برای حل این مشکل، استراتژی های متنوعی مانند شستشوی معکوس، اصلاح سطح غشاها، نصب پیش تصفیه و تمیز کردن شیمیایی پیشنهاد شده است که بهترین استراتژی برای افزایش خواص ضد گرفتگی، اصلاح سطح غشاها است. به طور خاص، تلاش های قابل توجهی برای بهبود آب دوستی جهت کاهش گرفتگی زیستی انجام شده است.
مواد پلی اتر سولفون، ممکن است در طی سولفوناسیون تخریب شده و یا خواص فیزیکی/شیمیایی آن ها تغییر کند. ترکیب افزودنی های آب دوست ممکن است به مرور زمان به دلیل شرایط سخت عملکرد، شسته شود. از این رو در این پروژه ماده فوق العاده آب دوست پلی (آکریلونیتریل-کومالئیک اسید) نامحلول در آب را به عنوان کوپلیمر به محلول دوپ پلی اتر سولفون برای معرفی گروه عاملی کربوکسیل در غشا ترکیب کرده که می تواند به عنوان اتصال دهنده، برای چسبانیدن پلی اتیلن گلایکول و نقره به غشا بدون تاثیر در ساختار پلی اتر سولفون استفاده شود. ترکیب بار منفی گروه های هیدروکسیل و بار مثبت نقره ممکن است به یک سطح خنثی منجر شود که می تواند از جذب الکتروستاتیک مواد آلی طبیعی به سطح غشا جلوگیری کند. غشاهای اصلاح شده با آنالیزهای مشخصه یابی شناسایی شدند. هر دوی غشای کنترل و غشای اصلاح شده با آزمایش منطقه بازدارندگی و تست شار آب خالص آزمایش شدند. سرانجام غشاها برای عبور پذیری و فعالیت ضد گرفتگی مورد آزمایش قرار گرفتند. نتایج نشان داد که غشاهای اصلاح شده موادی نوید بخش برای جلوگیری از گرفتگی در کاربردهای اولترافیلتراسیون هستند.
شکل 1 اصلاح سطح غشای پلی اتر سولفون را نمایش می دهد. سطح غشاهای اتصال یافته با آب اضافی شسته می شوند و در دمای اتاق خشک می گردند. غشاهای اصلاح شده قبل از آزمایش شار آب خالص در محلول 40 درصد اتانول و 60 درصد گلیسیرین غوطه ور می گردند.
آزمایش فیلتراسیون طولانی مدت (4200 دقیقه) با استفاده از پساب انجام شد. آزمایش های اولترافیلتراسیون جریان متقابل تحت حالت فشار ثابت روی ماژول کنترل اولترافیلتراسیون الیاف توخالی انجام شدند و بهترین حالت عملکردی آن برای ماژول غشایی اصلاح شده پلی (آکریلونیتریل-کومالئیک اسید) بر طبق ستاپ موجود در طرحواره 2 مورد بررسی و آزمایش قرار گرفت.
برای مطالعه بازدهی فیلتراسیون غشا، کل کربن آلی و کدورت آب خوراک (آب مخزن) و آب عبور کرده (تصفیه شده) اندازه گیری شدند. ( 6 نمونه هر 60 دقیقه یکبار جمع آوری شده و متوسط این پارامترها همراه با نمودار میله ای خطا به دست آمدند). درصد بازگشت محاسبه شده و در نمودارهای شکل 3 قابل مشاهده است. اطلاعات آزمایشگاهی نشان دادند که حذف کل کربن آلی با غشای کنترل و غشای اصلاح شده تقریبا برای 1000 دقیقه ابتدایی مشابه هستند. با این وجود بعد از 1000 دقیقه، بازدهی حذف کل کربن آلی غشای اصلاح شده به طور واضح تری بهتر از غشای کنترل است. این ناشی از گزینش پذیری سطح غشای اصلاح شده است. به طور مشابه، نتایج کدورت هم برای غشای اصلاح شده بهتر از غشای کنترل به دست آمد.

تست شاشکل 1- اصلاح مرحله به مرحله غشای اولترافیلتراسیون الیاف توخالی پلی اتر سولفون

شکل 2- ستاپ اولترافیلتراسیون استفاده شده برای مطالعه شار آب خالص

شکل 3- بازدهی حذف آلاینده برای کنترل و بهترین عملکرد غشا در اجرای طولانی مدت با پساب: بازگشت کل کربن آلی (نمودار بالا) و بازگشت کدورت (نمودار پایین)