ارزیابی ویژگی ها و عملکرد انواع غشا‌های پلیمری اصلاح شده با اکسید گرافن

نوع مقاله: گزارش

نویسندگان

1 گروه بیوتکنولوژی صنعتی، پژوهشکده توسعه صنایع شیمیایی ایران، کرج، ایران

2 گروه شیمی و فرآیند، پژوهشگاه نیرو، تهران، ایران

10.22063/basparesh.2020.2630.1501

چکیده

امروزه با رشد جمعیت تقاضا برای آب شیرین در بخش خانگی و صنعتی به صورت چشمگیری در حال افزایش است. یکی از گزینه های مطرح مقابله با کم آبی توسعه سیستمهای مبتنی بر غشاء مانند اسمز معکوس، نانوفیلتر، اولترافیلتر و میکروفیلتر جهت نمک زدایی آبهای شور، لب شور و تصفیه پساب است. بهبود عملکرد، طول عمر و سایر مشخصه های غشاء جهت کاهش هزینه و مصرف انرژی سیستمهای تصفیه همواره از موضوعات مهمی است که در توسعه این فناوری ها به آنها پرداخته می شود. اکسید گرافن در دهه اخیر جهت اصلاح غشاهای متدوال تصفیه آب و ساخت غشاهای نانوکامپوزیتی جدید بسیار مورد توجه قرار گرفته است. ورقه های اکسید گرافن ساختار و خواص منحصر به فردی داشته و با صرف هزینه کم قابل تولید در مقیاس تجاری هستند. از آنجایی که حضور گروه های عاملی مانند اپوکسی، هیدروکسیل و کربوکسیل در سطح اکسید گرافن باعث برهمکنش قوی آنها با شبکه پلیمری می شود، استفاده از این نانوورقه ها در سطح و شبکه پلیمری می تواند منجر به بهبود استحکام مکانیکی، آبدوستی و خاصیت ضد رسوبی غشا شده و متعاقبا عمکلرد غشا را در حذف آلاینده ها و نمک زدایی در سیستمهای میکروفیلتر، اولترافیلتر، نانوفیلتر و اسمز معکوس بهبود بخشد. در این مقاله به بررسی انواع روشهای ساخت و اصلاح غشاهای پلیمری با اکسید گرافن شامل اصلاح سطحی غشای پلیمری و ساخت غشای نانوکامپوزیتی پرداخته شده است. چگونگی تاثیر اکسید گرافن بر عملکرد غشا و مشخصه های سطحی و ساختار متخلخل آن نیز مورد بحث و بررسی قرار گرفته است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Evaluation of properties and performance of polymeric membrane modified with graphene oxide

نویسندگان [English]

  • Seyedeh Masumeh Ghaseminezhad 1
  • Afsanehsadat Larimi 2
1 Iranian Institute of Research & Development in Chemical Industries, Academic Center for Education, Culture & Research (ACECR),
2 Chemical and Process Engineering Department, Niroo Research Institute, Tehran, Iran
چکیده [English]

Nowadays, with population growth, the demand for fresh water is rising rapidly. Development of membrane based systems such as reverse osmosis, nanofilteration, ultrafilteration and microfilteration is important strategy to reduce water scarcity. Improving performance, life time and other properties of membranes are always important issues to reduce cost and energy consumption of membrane based-water treatment system and should be considered to develop membrane technologies. Recently, graphene oxide has attracted great attention to modify relevant membranes and manufacture novel nanocomposite membranes. Graphene oxide has unique structure and properties and can be produce at commercial scale with low cost. Functional groups of graphene oxide including hydroxyl, epoxy and carboxyl lead to strong interaction with polymeric matrix. Using graphene oxide in surface and matrix of polymer can improve mechanical strength, thermal stability, hydrophilicity and antifouling of polymeric membrane and subsequently improve membrane flux and performance in desalination process. In this review, the processes for modifying of membrane surface and synthesizing of nanocomposite membrane using graphene oxide were evaluated. The mechanism of graphene oxide influence on membrane porosity, structure, characteristics and performance was discussed.

کلیدواژه‌ها [English]

  • graphene oxide
  • polymeric membrane
  • Nanocomposite
  • surface modification
  • phase inversion