ساخت دستگاه تصفيه آب صنعتي چگونه صوورت مي‌گيرد؟

بيشتر موانع انتخابي غشاهاي TFC توسط پليمريزاسيون سطحي ، كه در يك رابط بين دو مونومر / حلال غيرقابل مخلوط رخ مي دهد ، سنتز مي شوند [ 63 ، 64 ]. هنگامي كه يك لايه در رابط تشكيل مي شود ، حلال هاي هر دو طرف نمي توانند از آن عبور كنند و بنابراين واكنش متوقف مي شود و غشايي نازك تر از 200 نانومتر توليد مي شود (شكل 4) عمليات حرارتي لازم است زيرا پليمريزاسيون سطحي در دماي بالا اتفاق مي افتد. عملكرد تصفيه غشاهاي TFC در درجه اول توسط لايه مانع تعيين مي شود ، كه تحت تأثير نوع و غلظت حلال ، شرايط پخت و دما است.جدول 3خلاصه مقدماتي براي تهيه غشاهاي TFC با استفاده از روش پليمريزاسيون سطحي براي تصفيه آب در مطالعات اخير.

دستگاه تصفيه آب صنعتي دست دوم

به دليل خاصيت مكانيكي خوب و نسبت دفع برجسته ، غشاهاي TFC در تعداد زيادي از كارهاي تصفيه به ويژه در نمك زدايي استفاده مي شوند. مشكل اصلي مرتبط با غشاهاي TFC شار و دفع نمك آنها به تدريج در نتيجه رسوب كاهش مي يابد ، به ويژه در تصفيه فاضلاب حاوي باكتري و مواد مغذي. طبق گفته منصورپناه و همكاران ، غشاهاي TFC با خاصيت ضد آلودگي را مي توان با پيوند زدن به گروه هاي عملكردي يا افزودن مواد افزودني آب دوست بر روي سطح غشا از طريق اشعه يا تيمار پلاسما تهيه كرد [ 65] لايه مانع تغيير يافته صاف ، آب دوست مي شود و داراي بار سطحي مشابه فولانت ها است. بنابراين اثر متقابل آلاينده ها با سطح غشا كاهش مي يابد. همچنين مشخص شده است كه غشاهاي TFC با پلي آكريل آميد و اسيد پلي متاكريليك مخلوط شده مقاومت بيوفولينگ از خود نشان مي دهند [ 66 ]. رسوب پليمرهاي آب دوست طبيعي مانند سرسيين باعث افزايش آب دوستي سطح غشاهاي TFC مي شود و باعث بهبود انتخاب و مقاومت در برابر رسوب مي شود [ 67 ]. اشكال ديگر غشاهاي TFC مقاومت ضعيف در برابر كلر است. در طي فرآيند تصفيه آب ، كلر (كه اغلب به عنوان ضد عفوني كننده استفاده مي شود) باعث كاهش مرز هيدروژن در غشاهاي TFC مي شود ، و در نتيجه باعث تحليل رفتن عملكرد مي شود [ 68] بنابراين ، افزايش مقاومت به كلر در غشاهاي TFC ضروري است. غشاي TFC مقاوم در برابر كلر توسط Yao و همكاران اختراع شده است. با روش پليمريزاسيون سطحي ثانويه براي از بين بردن فعل و انفعال بين گروههاي آمينه واكنش داده نشده و كلر آزاد [ 69 ]. نتايج تجربي نشان داد كه غشاهاي TFC مخلوط با هيدروكسيدهاي دو لايه (LDHs) داراي تخلخل و آب دوزي بالايي هستند ، مقاومت در برابر كلر برتر و ظرفيت ضد رسوب را نشان مي دهند [ 70 ]. مطالعات مشابه در مورد افزايش مقاومت به كلر غشاهاي TFC با استفاده از مواد افزودني در متون موجود است [ 71 ، 72 ، 73] از ديدگاه تكنيك ، روشهايي مانند رسوب لايه اتمي (ALD) ضخامت غشا را دقيقاً از طريق واكنشهاي سطحي متوالي كنترل مي كند [ 74 ]. موانع انتخابي آب دوست ، سنتز شده با استفاده از اين فناوري داراي مقاومت عالي در برابر رسوب و كلر هستند.

به مطالب ديگر ما سر بزنيد:كاتالوگ دستگاه تصفيه آب صنعتي

2.2.1 غشاهاي اكسيد فلزي

در مقايسه با غشاهاي پليمري ، غشاهاي معدني پايداري شيميايي بالاتر و خواص مكانيكي قوي تري دارند. اكسيدهاي فلزي مانند آلومينا ، زيركونيا و تيتانيا دسته مهمي از غشاهاي سراميكي را تشكيل مي دهند. به طور معمول ، يك غشا ox اكسيد فلز RO داراي ساختاري نامتقارن است كه متشكل از يك پشتيباني ماكرو متخلخل ضخيم (> 50 نانومتر) ، يك لايه مزوپور متوسط ​​(2-5 نانومتر) و يك لايه بالايي انتخابي نازك (<1 نانومتر) است. غشاي اكسيد فلزي NF ساختاري مشابه غشاي اكسيد فلزي RO دارد اما فاقد لايه بالايي انتخابي است [ 101 ، 102 ، 103] روش پركاربرد براي تهيه غشا ceraهاي سراميكي اكسيد فلز ، روش سل-ژل است كه محلولهاي پيش ساز را در چهار مرحله به غشاهاي جامد تبديل مي كند: واكنش بارشي ابتدا بين پيش سازهاي هيدروليز شده اتفاق مي افتد و به دنبال آن واكنش پپتيزاسيون كه در آن بارش به يك سل كلوئيدي تبديل مي شود. سپس سل پايدار در حين خشك شدن بر روي تكيه گاه متخلخل و ژلاته پوشانده مي شود. سرانجام پخت و پز با درجه حرارت بالا براي بهينه سازي خواص مكانيكي و ساختار منافذ به غشا membrane اعمال مي شود [ 8 ، 89 ]. به منظور ايجاد غشاهاي همگن با نقص كمتر ، ذرات كلوئيدي به طور يكنواخت در حلال توسط تثبيت كننده هايي مانند اسيد نيتريك ، اتانولامين (MEA) و تري اتيلن تترامين (TETA) پخش مي شوند [ 104 ، 105 ،106 ] از آنجا كه فرآيند ساخت پيچيده غشاهاي چند لايه و همچنين مواد پيش ساز گران قيمت نشانگر هزينه ساخت بالا ، روش سنتز ساده و استفاده از مواد ارزان قيمت باعث كاهش هزينه توليد و سرعت بخشيدن به توسعه و تجاري سازي غشاهاي سراميكي مي شود.

يكي از غشا inهاي معدني كه به طور گسترده مورد مطالعه قرار گرفته ، غشاي آلومينا است كه اندازه منافذ آن به طور متوسط ​​2-5 نانومتر است (MWCO 3000-1000 Da) و معمولاً در سيستم هاي NF يا به عنوان يك لايه مياني در غشاهاي RO استفاده مي شود [ 107 ].

اجزاي دستگاه تصفيه آب صنعتي

غشاهاي آلومينا با اندازه منافذ كوچكتر از 1 نانومتر ساخته شده است ، اما نفوذ پذيري كم (5 LMH / bar) را نشان مي دهد و نمي تواند براي اهداف صنعتي استفاده شود [ 8 ]. وانگ ال آل يك غشا fiber الياف توخالي γ-Al 2 O 3 با اندازه منافذ متوسط ​​1.61 نانومتر تهيه كرده اند كه نفوذ پذيري بالاي آب 17.4 LMH / bar را نشان مي دهد [ 85 ]. اين غشا انتخاب خوبي براي يون هاي چند ظرفيتي مانند Ca 2+ (84.1٪) ، Mg 2+ (85٪) ، Al 3+ از خود نشان مي دهد(90.9 درصد) و آهن 3+ (97.1٪)، اما احتباس بسيار كم يون تك ظرفيتي مانند NH 4 + (27.3 درصد) و Na + (30.7٪). مطالعات اخير بر روي اصلاح سطح غشا al آلومينا براي بهبود عملكرد تصفيه آن متمركز است. به عنوان مثال ، يك غربال مولكولي كربن ماتريس مخلوط (CMS) و غشا α α-Al 2 O 3 ساخته شده توسط روش آغشته سازي با كمك خلا fl داراي شار آب تا 25 كيلوگرم در متر مكعب 2 ساعت در 1 و رد نمك بين 93 and و 99 است when هنگام آزمايش با استفاده از 3.5 درصد وزني NaCl (آب دريا) در دماي 75 درجه سانتيگراد [ 87] رن و همكاران سطح يك غشا al آلوميناي متخلخل را با پيوند فلوروآكلسيلان (FAS) از آب دوست به آبگريز تغيير داد ، و در نتيجه شار آب 19.1 LMH و رد نمك بيش از 99.5٪ بود [ 88 ]. چنين احتباس نمكي برجسته و نفوذ پذيري آب نويدبخش كاربردهاي نمك زدايي عملي است. علاوه بر اصلاح سطح ، استفاده از مواد پيش ساز ارزان قيمت هم مزاياي اقتصادي و هم زيست محيطي را به همراه دارد. محققان از تركيبات الياف توخالي Al 2 O 3 و خاكستر بادي ذغال سنگ ، محصول جانبي سوختن زغال سنگ ، براي سنتز موفقيت آميز غشاهاي زئوليت Al 2 O 3 -NaA استفاده كرده اند. Al 2 O 3غشا ze زئوليت -NaA براي تصفيه فاضلاب حاوي يونهاي سرب (سرب (Ⅱ) ، 50 ميلي گرم در ليتر 1 ) استفاده شده است و داراي ميزان حذف سرب (Ⅱ) 99.9 است [ 108 ].

تأمين پايدار و مقرون به صرفه آب تميز ، ايمن و كافي يكي از چالش برانگيزترين موضوعات پيش روي جهان است. فناوري جداسازي غشا يكي از مقرون به صرفه ترين و به طور گسترده اي براي تصفيه آب استفاده مي شود. غشاهاي پليمري مانند غشاي مبتني بر سلولز (CA) و غشا composهاي كامپوزيت فيلم نازك (TFC) از سال 1980 بر صنعت سلطه داشته اند.

http://blogwebnews.blog.ir/

اگرچه توسعه بيشتر غشاهاي پليمري براي عملكرد بهتر كار سختي است ، اما يافته هاي تحقيق و پيشرفت پايدار در توسعه غشا in معدني سريع رشد كرده و برخي از مشكلات باقي مانده را برطرف كنيد. علاوه بر غشاهاي اكسيد فلز سراميك معمولي ، غشاهاي تهيه شده توسط اكسيد گرافن (GO) ، نانولوله هاي كربني (CNT ها) ،و مواد ماتريس مخلوط (MMMs) به دليل خواص مطلوب خود مانند ساختار منافذ قابل تنظيم ، تحمل شيميايي ، مكانيكي و حرارتي عالي ، رد نمك خوب و / يا نفوذ پذيري زياد آب ، توجه زيادي را به خود جلب كرده اند. اين بررسي بينش در مورد رويكردهاي سنتز و خصوصيات ساختاري غشاهاي اسمز معكوس اخير (RO) و نانو فيلتراسيون (NF) را كه براي نگهداري گونه هاي محلول مانند فلزات سنگين ، الكتروليت ها و نمك هاي غير آلي در محلول هاي مختلف آبي استفاده مي شود ، فراهم مي كند. تمركز ويژه اي بر معرفي و مقايسه عملكرد تصفيه آب در طبقات مختلف غشا polyهاي پليمري و سراميكي در صنايع تصفيه آب مرتبط است. علاوه بر اين،چالش هاي توسعه و فرصت هاي تحقيقاتي غشاهاي آلي و معدني بحث شده و ديدگاه هاي بعدي مورد تجزيه و تحليل قرار گرفته است.

واژه هاي كليدي: غشاهاي سراميكي ، غشاهاي پليمري ، اسمز معكوس ، فيلتراسيون نانو ، تصفيه آب ، نمك زدايي

قابل اعتماد و متخصص:

1. مقدمه

رفاه انسان با رشد مداوم اقتصادي ، كه ناشي از مكانيزاسيون و صنعتي شدن است ، ارتقا يافته است. با اين حال ، افزايش درآمد و ثروت باعث مشكلات زيست محيطي خواهد شد ، زيرا منابع طبيعي به عنوان ورودي چندين محصول استفاده مي شود و آلودگي محيط مستقيماً با مقياس توليد ارتباط دارد [ 1 ، 2 ]. كمبود آب يكي از مشكلات ناشي از صنعتي شدن جهاني است. در كشورهاي در حال توسعه ، فاضلاب تصفيه نشده وارد رودخانه ها و درياها مي شود كه منجر به آلودگي آب هاي زيرزميني و تأمين محدود آب تأمين مي شود.

ليست قيمت دستگاه تصفيه آب صنعتي

به منظور محافظت از محيط زيست و نجات بشر ، اقدامات مختلفي براي مقابله با آلاينده هاي صنعتي انجام شده است [ 3 ، 4 ، 5 ، 6 ،7 ] از طرف ديگر ، تداوم گسترش جمعيت و شهرنشيني همچنين منجر به افزايش تقاضاي آب مسكوني مي شود. سازمان ملل پيش بيني كرده است كه با نرخ فعلي رشد جمعيت ، طي ده سال نيمي از مناطق جغرافيايي جهان تحت تأثير كمبود آب قرار خواهند گرفت [ 8] از تصفيه و نمك زدايي آب بيشتر و بيشتر در سراسر جهان براي تأمين آب شيرين و تميز به مردم استفاده شده است ، به ويژه در كشورهاي داراي تنش آبي مانند قطر ، امارات متحده عربي و اسرائيل. اين مناطق براي حمايت از رشد جمعيت نياز به رويكردهاي مبتكرانه و مناسب براي تأمين آب سالم دارند. از سال 1980 ، سيستم هاي تصفيه مجهز به غشا nan نانومخلخل تجاري شده و جداسازي غشا a در بسياري از كاربردهاي صنعتي مانند صنايع غذايي ، صنايع نفت ، صنايع فرآوري شيميايي ، صنايع خمير كاغذ و كاغذ ، داروسازي و صنايع الكترونيكي به يك فناوري در حال ظهور سريع تبديل شده است [ 9 ، 10 ، 11 ، 12 ، 13 ، 14] در اين صنايع ، تصفيه فاضلاب يك فرآيند اساسي است كه شامل روش جداسازي غشا است. با توجه به اندازه ذرات گونه هاي حفظ شده ، سيستم هاي تصفيه آب مانند اسمز معكوس (RO) ، نانو فيلتراسيون (NF) ، اولترافيلتراسيون (UF) و ميكروفيلتراسيون (MF) در سطح جهاني معرفي شده اند [ 15 ، 16 ، 17 ، 18 ]. شرح انواع غشا membrane با قطر منافذ متناظر و گونه هاي حفظ شده در نشان داده شده استشكل 1. در همين حال ، در تحقيقات در مورد غشاهاي RO ساخته شده از مواد مختلف براي كاربردهاي نمك زدايي ، پيشرفت قابل توجهي حاصل شده است [ 19 ].

از ديگر مطالب ما ديدن فرماييد.

كاملاً مشهور است كه غشا polyهاي پليمري به دليل عملكرد بسيار پيشرفته و برجسته در حال حاضر بيشترين كاربرد را در صنايع نمك زدايي آب دريا و تصفيه فاضلاب دارند [ 20 ، 21 ، 22] هنوز تحقيق براي حل مشكلات مربوط به محدوديت هاي عملكرد و روند پس از درمان در حال انجام است. Fouling يكي از اشكال اصلي غشاهاي پليمري است. ساختار سطح و مواد براي سركوب اثر رسوب اصلاح شده اند. معرفي مواد حاوي مواد پركننده معدني در ماتريس آلي مانند غشاهاي ماتريس مخلوط (MMM) يك دستاورد قابل توجه براي مسائل اساسي است. غشاهاي معدني علاوه بر بهبود آهسته در غشاهاي پليمري ، به دليل پايداري هاي شيميايي و حرارتي طولاني مدت و مقاومت مكانيكي بالا ، علاقه روزافزوني پيدا كرده اند [ 23 ]. به طور كلي ، غشاهاي معدني شامل غشاهاي اكسيد فلز و غشاهاي پايه كربن هستند (شكل 2) آلومينا ، زيركونيا ، تيتانيا و مخلوط آنها تجاري ترين غشاهاي اكسيد فلز در بازار هستند. تقريباً تمام غشاهاي معدني داراي ساختار مشتركي هستند كه حاوي يك پشتيباني ماكرو متخلخل و يك لايه مانع meso- يا ميكرو متخلخل است. در صنعت ، غشاهاي سراميكي معمولاً در سيستمهايي استفاده مي شوند كه شرايط عملكرد غشاهاي پليمري (درجه حرارت بالا ، پساب خورنده و غيره) چالش برانگيز باشد. با اين حال ، مطالعات اخير در مورد روش آماده سازي مقرون به صرفه با استفاده از مواد ارزان قيمت ، نشان دهنده يك پتانسيل تجاري براي غشاهاي سراميكي است [ 24 ، 25 ]. علاوه بر اين ، غشاهاي سراميكي سنتز شده از مواد متخلخل پيشرفته مانند نانولوله هاي كربني (CNT ها) و اكسيد گرافن (GO) به عنوان اميدآورترين غشاهاي معدني در فناوري فيلم نازك شناخته شده اند [26 ، 27 ]. اين غشاها از نفوذ پذيري و انتخاب پذيري بسيار خوبي برخوردار هستند و ساختارهاي آنها بهره وري بالا و عملكردي كاملاً كارآمد در فرآيندهاي نمك زدايي و تصفيه آب را ارائه مي دهند.

مشاهده مقالات مرتبط بيشتر :https://novinblogwebnews.novinblog.net/

اين مقاله به طور انتقادي رشد و موفقيت در مطالعات غشاي آلي و معدني را براي روش هاي RO و NF بررسي مي كند. بررسي با معرفي روش سنتز و خواص ساختاري غشا ROهاي اخير RO و NF و سپس بحث و مقايسه عملكرد تصفيه آب غشاهاي نماينده RO و NF ساخته شده از مواد آلي و غيرآلي آغاز مي شود. دامنه گسترده اي از اين بررسي پتانسيل غشاهاي RO و NF ساخته شده از مواد جديد براي تحقيقات و بهبود بيشتر را برجسته مي كند. سرانجام ، چالش ها و موضوعات باقيمانده اي كه براي كار بيشتر بايد به آنها پرداخته شود ، خلاصه مي شوند.

1. غشاm اسمز معكوس و نانو فيلتراسيون

2.1 غشاهاي پليمري

غشاهاي پليمري / آلي RO و NF به دليل عملكرد عالي و هزينه پايين از سال 1980 در بازار جهاني تسلط يافته اند. برخي از غشاهاي پليمري RO و NF پيشرفته در اين فهرست آورده شده اندميز 1همراه با سازنده ، تركيب لايه انتخابي ، شرايط عملكرد و عملكرد تصفيه. ديده مي شود كه بازار كنوني به دليل عملكرد برجسته غشاهاي فيلم نازك كامپوزيت (TFC) است. از پليمرهاي مهمي كه براي ساخت غشاهاي RO و NF استفاده مي شود ، پلي آميدها ، استات سلولز ، استات سلولزي ، تري استات سلولزي ، پيپرازين و غيره هستند. و مصنوعي نمونه هايي از پلي آميد طبيعي پشم ، ابريشم و آنگوراست. همانطور كه در بخش 2.1.1 معرفي شده است ، پليمرهاي مبتني بر سلولز معمولاً با روش وارون سازي فاز تهيه مي شوند . در اين بخش ، دو كلاس از غشاهاي آلي ساخته شده از مواد مختلف پليمري بررسي مي شود.

2.1.1 غشاي مبتني بر سلولز

غشاهاي پايه سلولزي (CA) بيش از 60 سال است كه توليد و تجاري شده اند. در سال 1955 غشاهاي استات سلولزي تهيه و توسط Reid و همكاران معرفي شدند. با استفاده از استون به عنوان حلال [ 28] فرآيند سنتز عمومي غشا CA CA را روش وارونگي فاز مي نامند: تري استات سلولز ابتدا در يك حلال آلي يا مخلوط حلال حل مي شود و يك محلول ريخته گري تشكيل مي دهد. سپس محلول روي تكيه گاه مسطح يا لوله اي پوشانده مي شود. سرانجام ، پشتيباني در يك حمام غير حلال غوطه ور مي شود ، جايي كه انعقاد پليمر اتفاق مي افتد و غشاي CA تشكيل مي شود.

دستگاه تصفيه آب صنعتي ro چيست

اگر چه غشاهاي CA ساخته شده توسط Reid در al. انتخاب خوبي داشت ، نفوذ پذيري آب بسيار كم بود و نمي توان از آن براي كاربردهاي عملي استفاده كرد. در سال 1963 ، لوب و همكاران اولين غشاي كارآمد RO را اختراع كرد: غشاي استات سلولزي (CDA). غشاي CDA در مقايسه با غشاي CA شار بسيار بيشتري دارد اما مستعد حمله بيولوژيكي هستند [ 29] اختراع غشاي CDA سرعت توسعه غشاي تري استات سلولزي (CTA) را كه داراي ثبات حرارتي ، شيميايي و بيولوژيكي كمي قوي تر بودند ، تسريع كرد [ 30 ]. با مورفولوژي نامتقارن ، غشاي مبتني بر سلولز داراي ساختارهاي ناهمسانگرد هستند كه از يك لايه فوقاني پوست در يك لايه زير متخلخل تشكيل شده است [ 31 ]. هر دو لايه پوست و زير لايه متخلخل داراي تركيب شيميايي يكسان هستند. عملكرد فيلتراسيون غشاهاي CA به درجه استيلاسيون بستگي دارد. به عنوان مثال ، غشا CA CA با 40 درصد وزني استات و 2.7 درجه استيلاسيون ، رد نمك بين 98 تا 99 درصد داشت [ 32] استيلاسيون بالاتر منجر به انتخاب بالاتر اما نفوذ پذيري كم آب خواهد شد. غشاهاي CA در محدوده pH 4-6 پايدار هستند. در محلول هاي خوراكي اسيدي و اساسي ، واكنش هيدروليز اتفاق مي افتد و ميزان انتخاب را پايين مي آورد.

اگرچه غشايي با عملكرد تفكيك بهتر و هزينه هاي قابل مقايسه ساخته شده است ، اما برخي مطالعات براي بهبود غشاهاي CA گزارش شده است. چو و در پراكنده شدن نانوذرات نقره بر روي سطح غشاي CA باعث حفظ پايداري بيولوژيكي آن در حالي كه نفوذ پذيري و رد نمك را حفظ مي كند [ 33 ]. پوشش پليمر فسفوليپيد بر روي غشاي CA در حين تبديل فاز منجر به ايجاد غشايي مقاوم در برابر رسوب با شار آب بالا مي شود [ 34 ]. درصد كمي از مواد پركننده معدني مانند اكسيد آلومينيوم مقاومت فشاري غشاهاي CA را به طرز چشمگيري بهبود بخشيد [ 35 ]] در طي چهار دهه گذشته ، غشاهاي فيلم نازك (TFC) كه نفوذ پذيري و رد آن از غشا CA CA بيشتر است ، بر بازار تسلط يافته اند. با اين حال ، غشا CA CA به دليل مقاومت كلي كلر استثنايي آن ، كه به پارامترهاي مختلفي مانند نوع پليمر ، روش سنتز و pH محلول خوراك بستگي دارد ، هنوز وجود دارد. از آنجا كه گندزدايي آب خوراك يك گام ضروري در تاسيسات RO و NF است و كلر رايج ترين انتخاب مواد ضد عفوني كننده است ، داشتن غشاهاي متحمل به كلر براي تصفيه آب مهم است.جدول 2اثرات روشهاي مختلف فرآوري بر مقاومت در برابر كلر را نشان مي دهد. تحقيقات فعلي عمدتا بر روي اصلاح غشاهاي TFC براي بهبود مقاومت به كلر متمركز است.

از ديگر مطالب مرتبط ما ديدن فرماييد:

http://avablogwebnews.avablog.ir/

2.1.2. غشاهاي تركيبي فيلم نازك

غشاهاي TFC توسط كادوت در دهه 1970 اختراع شد ، اما تا نيمه دوم دهه 1980 به طور گسترده مورد استفاده قرار نگرفت [ 43 ]. غشاهاي پلي آميد (PA) توسط هون و ريشتر توليد شده و عملكرد تصفيه آب خوبي دارند. عيب اصلي غشاهاي PA حساسيت به حمله كلر آزاد بود [ 44 ]. پس از توسعه غشاهاي TFC ، مشخص شد كه غشاهاي PA TFC داراي عملكرد جداسازي برجسته و همچنين مقاومت به كلر بهتر هستند. همانطور كه در نشان داده شده استشكل 3، ساختار غشاي PA TFC از يك لايه مانع انتخابي نازك بر روي يك تكيه گاه متخلخل تشكيل شده است [ 45 ، 46 ، 47] تكيه گاه داراي ساختار ريز متخلخل (غشاي UF) است كه مقاومت مكانيكي و شار آب زيادي را فراهم مي كند و لايه سد تابعي از جداسازي يون را دارد. در مقايسه با غشاهاي CA ، كه فقط از پليمرهاي محلول و خطي مي توان تهيه كرد ، غشاهاي TFC داراي مشخصات مطلوب تري هستند. براي بهينه سازي ثبات هاي حرارتي و شيميايي ، نفوذپذيري ، رد نمك و غيره ، از بسياري از مواد (پليمرهاي خطي و پيوندي) و رويكردها مي توان براي سنتز يا اصلاح لايه محافظ متخلخل و لايه مانع استفاده كرد. منتشر شده است از طرف ديگر ، هزينه ساخت غشاهاي TFC از غشا CA CA بيشتر است زيرا حداقل به دو مرحله ساخت غشا are نياز است:سنتز پشتيباني ميكرو متخلخل به دنبال سنتز و رسوب لايه مانع بر روي پشتيباني ميكرو متخلخل.

پشتيباني متخلخل نقش مهمي در تأمين مقاومت مكانيكي براي مقاومت در برابر فشار زياد در طي فرآيندهاي RO و NF دارد. در همين حال براي تشكيل يك لايه مانع عيب و نقص ، سطح پشتيباني بايد يكنواخت و صاف باشد. پلي سولفون يكي از مهمترين پشتيباني هاي ريز متخلخل براي غشاهاي TFC است [ 48 ]. اندازه منافذ سطح پشتيباني پلي سولفون از 1.9 نانومتر تا 15 نانومتر ، با تخلخل سطح تا 16 درصد است [ 49 ، 50 ]. انتخاب با كاهش اندازه منافذ به طور كلي افزايش مي يابد [ 51] از آنجايي كه پلي سولفون ثبات ساختاري خوبي را در طيف وسيعي از pH نشان مي دهد ، مي توان لايه هاي سدي ساخته شده از پيش سازهاي بسيار اسيدي يا قليايي را روي لايه هاي پلي سولفون پوشاند.

از مقالات پربازديد ما ديدن فرماييد.

از معايب پلي سولفون مي توان به قابليت بادوام در برابر نفوذ هوا ، مقاومت در برابر كلر كم و مستعد ترك هاي استرس اشاره كرد. افزودن نانوذرات و استفاده از روشهاي جديد آماده سازي دو روش اصلي براي بهبود پشتيباني از پلي سولفون است. يك غشاي TFC مقاوم در برابر كلر را مي توان با استفاده از سولفوكلرنزدايي پلي سولفون توليد كرد [ 52 ]. درمان با پلاسما بر روي پشتيباني پلي سولفون منجر به نمايش آبگريزي مي شود كه مقاومت به كلر و نفوذ پذيري آب را بهينه مي كند [ 53 ، 54] علاوه بر پلي سولفون ، CA ، پلي ايميد ، پلي پروپيلن ، پلي كتون و پلي اتيلن ترفتالات (PET) نيز به عنوان تكيه گاه متخلخل استفاده شده اند [ 55 ، 56 ، 57 ، 58 ]. يك غشاي PA CA هيدروليز ساخته شده است و پيوند كووالانسي بين حمايت متخلخل CA و لايه مانع انتخابي PA نشانگر يك ساختار پايدار شيميايي است. اين غشا تا 97٪ رد NaCl را نشان مي دهد [ 58 ]. علاوه بر اين ، غشاهاي TFC سنتز شده توسط تيمارهاي حرارتي و پلاسما با استفاده از نانوالياف الكترواسپون به عنوان پشتيباني عملكرد فيلتراسيون قابل توجهي را نشان دادند [ 59] يون و همكاران با استفاده از داربست نانوالياف پلي اكريلونيتريل (PAN) غشاي PA TFC را به عنوان تكيه گاه متخلخل تهيه كرده اند. نتيجه آزمايشي نشان داد كه غشاي كامپوزيتي PA PAN داراي سرعت پس زدن سولفات مشابه (98٪) اما در مقايسه با غشاهاي تجاري NF (NF270) 38٪ از نفوذ پذيري آب بيشتري برخوردار است [ 60 ]. چندين مطالعه اخير بر تأثير اندازه منافذ پشتيباني بر تشكيل لايه مانع و عملكرد تصفيه آب متمركز شده است ، اما تاكنون نتيجه گيري مداومي وجود نداشته است [ 61 ، 62 ].

 منبع

 انواع تصفیه آب صنعتی از نظر کیفیت و مقرون به صرفه ترین آب تصفیه کن‌ها کدامند؟

زیرکونیا و تیتانیا دیگر مواد محبوب غشاهای سرامیکی هستند. در روش سل-ژل ، از الكوكسیدهای زیركونیوم غالباً به عنوان پیش سازهای تهیه سل های زیركونیا استفاده می شود [ 109 ، 110 ]. با این حال ، برخی از آلکوکسیدهای زیرکونیوم مانند پروکسید زیرکونیوم در برابر آب واکنش نشان می دهند ، که می تواند به جای نانوذرات پایدار ، ترکیباتی را تولید کند. بنابراین در آغاز چند آزمایشگاه با موفقیت غشای زیرکونیا را سنتز کردند. در سال 1998 ، Garem و همکاران کشف کرد که افزودن 13 مول درصد منیزیم باعث افزایش ثبات شیمیایی و حرارتی سل زیرکونیا می شود [ 111 ]. از آن زمان بسیاری از تثبیت کننده ها برای تهیه غشاهای زیرکونیا بررسی شده اند. گلیسرول برای تولید ZrO 2 به فرآیند سل-ژل وارد شده استغشاهای NF برای تصفیه فاضلاب با شوری بالا. بیشتر به طور خاص، گلیسرول متصل به سطح ZrO 2 نانوذرات به عنوان یک عامل دربندی و مانع از انتقال فاز در طول عمل اهکی. ZrO رایگان-نرم افزار 2 غشاء NF نمایشگاه نفوذپذیری 13 LMH / نوار و حدود نرخ رد 68٪ زمانی که فیلتر راه حل NaCl با کسر جرمی تا 24.92٪ [ 90 ]. لو و همکاران نمک زیرکونیوم و alkoxides تیتانیوم به عنوان پیش سازهای سل-ژل استفاده کرده اند برای آماده سازی یک مقدار TiO 2 -doped ZIO 2 NF غشاء [ 91 ]. اضافه شدن Ti 4+تحول فاز زیرکونیا را سرکوب می کند ، توزیع اندازه منافذ را محدود می کند و سطح خاص را افزایش می دهد. این غشا has دارای نفوذ پذیری بالای آب بالای 35 LMH / bar با MWCO 500 Da است و میزان احتباس شبیه سازی شده 6/99 درصد برای Co 2+ و 2/99 درصد Sr 2+ را نشان می دهد ، که نشان دهنده پتانسیل جذاب آن برای تصفیه فاضلاب رادیواکتیو است. در مقایسه با غشاهای آلومینا و زیرکونیا ، اندازه منافذ سطح و ترکیب فاز غشاهای تیتانیا می تواند با روش سنتز کنترل شود. آناتاز به دلیل پایداری استثنایی و توزیع باریک اندازه منافذ ، مطلوب ترین شکل بلوری تیتانیا است. یک TiO 2غشایی با قطر منافذ 4 نانومتر با عملیات حرارتی ملایم با موفقیت ساخته شده و در محلول های مختلف (آب شور ، آب دریا و آب نمک) بیش از 350 ساعت پایدار مانده است [ 89 ].

http://blogwebnews.blog.ir/

علاوه بر غشا oxهای اکسید فلز سنتی ، غشاهای کامپوزیتی ساخته شده از دو یا چند اکسید فلز مرکز تحقیقات فعلی است. به عنوان مثال، یک غشاء لایه پشت سر هم حاوی مقدار TiO 2 لایه در بالای یک ZnAl 2 O 4 لایه تهیه شده و بررسی قرار گرفت. ثابت شده است که در مقایسه با غشای تک لایه ساخته شده از 50 درصد مولی مقدار TiO 2 و 50 درصد مولی ZnAl 2 O 4 با اندازه حفرات مشابه، غشای دولایه که دارای بار سطحی مخالف می تواند تعاملات برقی و افزایش بین غشاء و فرآیندهای غشایی منافذ و یون های فیلتر شده، و بنابراین رد نمک بیشتری ایجاد می کند ، به ویژه برای نمکهای دو ظرفیتی [ 112 ]. مثال دیگر از غشاهای کامپوزیت معدنی CoO-SiO است2 غشا synt ساخته شده توسط الما و همکاران. برای برنامه های نمک زدایی [ 94 ]. اثرات افزودن کبالت (حداکثر 35 درصد مول) ، غلظت محلول خوراک (0.3-7.5 درصد وزنی NaCl) و دمای عملکرد (22-60 درجه سانتیگراد) بر عملکرد تصفیه به طور سیستماتیک بررسی شد. نتایج تجربی نشان داد که کسر حجمی مزوپورهای سیلیس با غلظت کبالت افزایش می یابد و با بیش از 99.7 Na میزان احتباس NaCl در همه زمان ها ، بالاترین شار آب 20 کیلوگرم در متر مکعب 2 ساعت در 1 برای محلول خوراک 0.3 درصد وزنی در 60 درجه به دست آمد. ج علاوه بر این، یک سری از مطالعات تایید می کنند که غشاء سیلیکا با اکسید کبالت نمایشگاه نه تنها عملکرد آب شیرین کن عالی بلکه ساختارهای قوی در مقایسه با تک عنصری سیلیس مخلوط 2 غشاء [92 ، 93 ].

علیرغم نتایج برجسته غشا oxهای اکسید فلز RO و NF ، برخی از کمبودها مانند هزینه مواد اولیه و ضخامت غشا membrane تجاری آنها را برای تصفیه آب با مانع مواجه کرده است. با کاهش بیشتر ضخامت غشا یا کاوش در سایر مواد ارزان قیمت که دارای ثبات شیمیایی و حرارتی زیادی هستند ، می توان بر این مسائل غلبه کرد. غشاهای دارای بارهای سطحی قوی در محیط آبی نیز جذاب هستند.

https://tebyanwebnews.tebyan.net/

2.2.2. غشاهای مبتنی بر کربن

در سال های اخیر ، مواد مزوپور سفارش داده شده (OMMs) به طور فزاینده ای در زمینه رفع آلودگی آب و مشکلات کمبود آب توجه تحقیقاتی را به خود جلب کرده اند [ 113 ، 114 ]. در میان انواع OMM ها ، کربن های مزوپور سفارش داده شده (OMC) مانند نانولوله های کربنی (CNT ها) و گرافن دارای خواص مهمی از جمله سطح ویژه بزرگ ، ساختار بسیار یکنواخت با اندازه منافذ قابل تنظیم و پیوندهای اتمی قوی هستند ، بنابراین به عنوان نامزدهای امیدوار کننده انتخاب شده اند برنامه های تصفیه فاضلاب [ 115 ، 116 ، 117 ]. CNT ها به عنوان یکی از مشتقات فولرن ، مولکول های استوانه ای شکل هستند که از ورق های گرافیت نورد شده با قطر از 1 نانومتر تا چندین سانتی متر تشکیل شده اند [ 118] بر اساس لایه های ورق های گرافیت ، CNT ها را بیشتر می توان به نانولوله های کربنی تک جداره (SWCNT) ، نانولوله های کربنی دو جداره (DWCNT) و نانولوله های کربنی چند جداره (MWCNT) طبقه بندی کرد. برای کاربردهای نمک زدایی و تصفیه آب ، CNT ها می توانند به صورت غشای مستقل ساخته شده و یا با مواد دیگر در قالب های مختلف ترکیب شوند. تحقیق از یک غشا highly بسیار پایدار و الکتروشیمیایی فعال که فقط از CNT ساخته شده است و می تواند کاربردهای قابل توجهی در تصفیه فاضلاب شیمیایی و بیولوژیکی پیدا کند ، توسط Sadia و همکاران انجام شد. [ 119 ] چنین نانولوله های کربنی غشاء نرخ حذف فنل بیش از 85٪ به مدت 4 ساعت با نرخ اکسیداسیون متوسط ~ 0.059 مول ساعت حفظ -1 متر -2 زمانی که با H عمل 2 O 2. از آنجا که مولکول های آب می توانند از طریق ساختار CNTs بدون هیچگونه امپدانس زیادی منتقل شوند ، برخی از غشاهای CNT مورد استفاده در سیستم های RO با رد نمک برجسته و همچنین نفوذ پذیری زیاد آب گزارش شده است [ 120 ، 121 ، 122 ]. از طرف دیگر ، ترکیب CNT ها در ماتریس پلیمری یا معدنی امکان اصلاح خواص غشایی و بهبود بیشتر آب دوستی سطح ، مقاومت رسوب ، پایداری ساختاری و نگهداری نمک را فراهم می کند. یانگ و همکاران تایید کرده اند که غشای MWCNT کربوکسیلیک مبتنی بر پلی وینیل الکل (PVA) سنتز شده با روش چسبندگی سطحی دارای ثبات حرارتی و عملکرد جدایی بهتر از غشای PVA ​​بدون MWCNT های کربوکسیلیک است [ 123] این غشای PVA ​​/ C-MWCNT شار آب 6.96 کیلوگرم در متر -2 ساعت -1 و رد NaCl 99.91٪ در 22 درجه سانتیگراد را نشان می دهد.

https://blogiranwebnews.blogiran.net/

 در کار انجام شده توسط پیدایش و همکاران ، MWCNT های اصلاح شده پلی اتیلن ایمین فوق شاخه در ماتریس پلی اترسولفون گنجانیده شد تا یک غشای NF با بار مثبت ایجاد شود ، که دارای اندازه منافذ متوسط ​​81/0 نانومتر و شار آب افزایش یافته 7/75 LMH [ 124 ]. غشا hy ترکیبی به ترتیب به دلیل بارگذاری م membraneثر سطح غشا و خاصیت آب دوستی ، میزان احتباس برتر برای فلزات سنگین (یعنی 99.06 for برای Zn2 + ، 94.63 برای Ni 2+ و 93.93 for برای Pb 2+ ) و خاصیت ضد آلودگی را نشان داد.

علیرغم مزایای CNT ها ، اشکالاتی مانند هزینه زیاد و انتخاب پذیری کم برای برخی یونها (آرسنات ، آرسنیک و سدیم) باعث محدود شدن تجارت آنها شده است [ 118 ]. گرافن ، یک آلوتروپ کربن دو بعدی مقرون به صرفه که متشکل از یک لایه اتم کربن است که در شبکه شش ضلعی مرتب شده است ، ماده ای بسیار نفوذ پذیر و انتخابی برای فرآیندهای تصفیه آب شناخته شده است [ 125 ، 126 ]. از آنجا که شار آب در یک غشا با ضخامت غشا متناسب است ، گرافن با ضخامت یک اتم فرصتی را برای نفوذ پذیری استثنایی و استفاده بهینه از انرژی فراهم می کند [ 127 ]] گرافن خالص ساختاری کاملاً بسته بندی شده دارد که در برابر گاز و مولکول های مایع نفوذ ناپذیر است. بنابراین برای بهبود نفوذ پذیری و یون باید نقایص انتخابی یا گروههای عملکردی به صورت طراحی شده ایجاد شود. گرافن نانو متخلخل را می توان با اصلاح الکتروشیمیایی گرافن بکر و یا با رشد روی پشتیبانی از واکنش های مختلف شیمیایی ساخت [ 128 ]. متداول ترین تکنیک هایی که برای تولید منافذ نانومتری در ساختار گرافن استفاده می شود ، شامل اکسیداسیون در دمای بالا ، درمان ازن ماورا بنفش (UV) و اچ پلاسما است [ 129 ، 130 ، 131 ]. منافذی به اندازه زیر نانومتر روی گرافن تک لایه با موفقیت برای کاربردهای فیلتراسیون و نمکزدایی نانو ایجاد شده اند [ 132] در طی فرآیند سنتز ، نقص های کوچک ابتدا توسط بمباران یونی وارد شده و توسط اچ اکسیداتیو بیشتر می شوند. نتایج تجربی نشان داد که مکانیسم جداسازی غشا membrane گرافن متخلخل در دوره های اکسیداسیون کوتاه و طولانی ، به ترتیب دافعه الکترواستاتیک و حذف اندازه استریک است. اکسید گرافن (GO) ، که از نانو ورق های گرافن تبدیل شیمیایی می شود ، دارای گروه های عملکردی اکسیژن مانند هیدروکسیل و اپوکسی است که باعث می شود قابلیت پراکندگی آب بهتری نسبت به گرافن داشته باشد [ 133 ، 134 ]. نایر و همکاران یک غشا G GO متشکل از ورقهای GO بسته بندی شده را اختراع کرد که فقط به مولکولهای آب اجازه می دهد تا از طریق آن عبور کنند و همزمان از حرکت سایر گونه ها جلوگیری می کنند

از دیگر مقالات ما دیدن فرمایید.

 [ 135] به همین ترتیب ، ژائو و همکاران یک غشا G مستقل GO را طراحی کرده است که در آن ورقهای GO توسط Ca2+ از رنگ قرمز کنگو بهم پیوند می خورند [ 136 ]. به طور خاص ، این غشا G GO با فاصله بین لایه های قابل تنظیم با استفاده از روش کاهش حرارت آسان و با استفاده از روش پرس گرم تهیه شده است. همراه با نفوذپذیری نسبی زیاد آب (17.1 LMH / bar) ، غشا rates حاصل نرخ حذف عالی برای یونهای فلزات سنگین را نشان می دهد (به عنوان مثال ، 6/98٪ برای مس 2+ ، 97،2 for برای سرب 2+ ، 99.1 for برای سی دی 2+ و 97.2٪ برای Ni 2+) اگرچه موفقیت و دستاوردهای مهیجی برای غشا graهای گرافن متخلخل و GO در فیلتراسیون آب حاصل شده است ، اما تکنیک های سنتز ویژه برای غشاهای متخلخل با مساحت بزرگ و تولید مجدد ساخت همچنان چالش های تجاری سازی هستند.

2.3 غشاهای ماتریس مخلوط

غشاهای ماتریس مخلوط (MMMs) ، یک منطقه تحقیقاتی در حال حاضر محبوب ، با ترکیب پرکننده های غیر آلی در ماتریس های آلی ساخته می شوند. اگرچه غشاهای TFC عملکرد بسیار خوبی در حذف نمک دارند ، اما بین نفوذ پذیری و انتخاب میزان تعامل وجود دارد. مزیت اصلی MMM ها ترکیب هزینه ساخت کم ، انتخابی برجسته و چگالی بسته بندی بالای مواد پلیمری با پایداری های طولانی مدت ، مقاومت مکانیکی بالا و قابلیت بازسازی مواد سرامیکی است. یک نوع از MMM ها غشای پلیمری مخلوط با نانوذرات معدنی است که می تواند با اتصال متقابل پراکندگی ، پلیمریزاسیون بین سطحی یا پوشش غوطه وری تهیه شود. پرکننده های غیر آلی که برای این منظور بررسی شده اند شامل تیتانیا ، زئولیت ، سیلیس ، آلومینا و غیره ،و نتایج تجربی نشان می دهد که افزودن نانوذرات معدنی ساختارهای پلیمری را تغییر می دهد و بر انتقال مولکول ها از طریق منافذ غشایی تأثیر می گذارد [137 ، 138 ، 139 ، 140 ، 141 ]. بنابراین جای تعجب نیست که نانوذرات معدنی کوچک عملکرد تصفیه آب غشاهای آلی را بهبود ببخشند. تیتانیا به دلیل خاصیت فوتوکاتالیستی بسیار مورد استفاده در پوشش ضد رسوب است. کیم و همکاران مورد مطالعه قرار نفوذ مقدار TiO 2 پرکننده بر خواص گروه کربوکسیلات عاملدار غشاء TFC و متوجه گروه کربوکسیلات، جذب تیتانیا بر روی سطح غشا TFC، که در خواص ضد biofouling بسیار خوب نتیجه کمک کند، به خصوص تحت اشعه ماوراء بنفش تحریک [ 142] چنین غشا RO ترکیبی RO همچنین دارای ساختار سطحی پایدار است زیرا پس از آزمایش 168 ساعت ، هیچ کاهش قابل توجهی از ذرات تیتانیا مشاهده نشد [ 143 ]. محققان همچنین تشخیص دادند که افزودن نانوذرات زئولیت و سیلیس باعث افزایش زبری سطح ، زاویه تماس و شار آب می شود [ 144 ، 145 ]. نانوذرات زئولیت NaA اولین ذرات زئولیت با موفقیت ساخته شده با زاویه تماس کم (<5 درجه) و منافذ بازه RO ((0.5 نانومتر) هستند [ 146 ]. MMM های تهیه شده با پرکننده های زئولیت NaA با استفاده از روش پلیمریزاسیون سطحی دارای ویژگی های برجسته بسیاری هستند ، یعنی دارای بار منفی و سطح آب دوست بیشتر با افزایش محتوای زئولیت ، نفوذ پذیری بیشتر آب و عملکرد تصفیه آب بهتر [147 ]

http://blograzwebnews.blograz.ir/

غشای ترکیبی سنتز شده از مواد کربن دار و مواد آلی نوع دیگری از MMM است. ماجومدر و همکاران گزارش یک غشا poly پلی استایرن با MWCNTs که دارای قطر متوسط ​​7 نانومتر هستند [ 148] MWCNT ها با استفاده از روش رسوب بخار شیمیایی کاتالیزوری (cCVD) رشد یافته و تراز شدند و به دنبال آن چرخش روی ماتریس پلی استایرن انجام شد تا شکاف بین CNT ها مهر و موم شود. نکات MWCNTs با رویکرد اچ پلاسما باز شد ، و شار آب غشا compos کامپوزیت سنتز شده 5-4 مرتبه بزرگتر از آنچه از تئوری هاگن-پوزویل محاسبه شده بود ، نشان می دهد مکانیسم هیدرولوژیک در مقیاس بزرگ. از طرف دیگر ، برخی از محققان توضیح دادند که شار آب بسیار زیاد به دلیل تشکیل لایه ای از مولکول های آب در امتداد دیواره های MWCNT است ، که هنگام ورود مولکول های مواد فله ای اصطکاک را به طور قابل توجهی کاهش می دهد [ 149] علاوه بر این ، به منظور ساده سازی مراحل ساخت پیچیده MMM ، اخیراً بیمار در مورد پراکندگی CNT های قطر 0.8 نانومتر در محلول های اتصال متقابل در هنگام تشکیل غشاهای پلیمری منتشر شده است ، به طوری که CNT ها می توانند در لایه مانع آلی بالای آن قرار گیرند. پشتیبانی از پلی اترسولفون ریز متخلخل [ 150 ]. پس از کاربردی شدن توسط اکتادسیلامین ، آزمایشاتی بر روی غشاهای ساخته شده با و بدون CNT انجام شد تا شار آب بهبود یافته تولید شده توسط مسیرهای CNT را نشان دهد. نتایج تجربی نشان داد که شار غشای حاوی CNT تقریباً دو برابر بیشتر از CNTs است (44 لیتر m- 2 روز -1 bar -1 در مقایسه با 26 L m- 2 day -1 bar−1 ) ، و MMM ها با CNT نیز کمی رد نمک بهتر داشتند (97.7٪ در مقایسه با 96.2٪). حتی اگر MMM ها فواید غشا polyهای پلیمری و سرامیکی را با هم ترکیب کنند ، بررسی آنها دشوار است زیرا ممکن است رابط بین مواد مختلف دارای ساختار ناخواسته ای باشد و مواد عالی خاصی در یکدیگر نامحلول شوند. علاوه بر این ، مطالعات در مورد MMM ها با سطح بزرگتر قبل از توسعه دستگاه های تولید برای تولید در مقیاس بزرگ لازم است.

اجزای دستگاه تصفیه آب صنعتی

3. چالش ها و چشم اندازهای آینده

اگرچه بیش از 10 سال است که بازار تصفیه آب توسط غشاهای پلیمری اشغال شده است ، اما فعالیت های تحقیق و توسعه در غشاهای پلیمری به گلوگاه رسیده و بسیاری از صنایع هنوز از غشاهای TFC سنتی مانند غشای PA که نزدیک به 40 سال پیش معرفی شده استفاده می کنند. با وجود گسترش غشاهای TFC و تکنیک های مربوطه ، زمان آن رسیده است که فناوری RO را به ارتفاع جدیدی ارتقا دهیم یا یک فناوری پیشرفته دیگر برای تصفیه آب توسعه دهیم. افزودن مواد کاربردی مانند پرکننده های غیر آلی ، بلورهای لیوتروپیک ، CNT ها ، MWCNT ها و آکواپورین ها می تواند شار آب و یا رد نمک را بهینه کند ، اما مسئله هزینه بالای مربوط به سنتز و ترکیب این مواد باید قبل از تولید مقیاس حل شود. و تجاری سازی [ 151 ، 152] در همین حال ، برای پیش بینی عملکرد غشاهای کامپوزیتی به مدل های جدید نیاز است. غشاهای پلیمری سنتی RO و NF معمولاً بر اساس توسعه یافته معادله Nernst-Planck مدل سازی می شوند ، که باید برای MMM های پایه کربنی اصلاح شود [ 153 ]. مدلهای اخیر اعمال شده برای محاسبه شار آب و رد نمک از غشاهای باردار برای محلولهای الکترولیت آبی در ذکر شده استجدول 5. برای غشاهای آلی مخلوط شده با CNT ها ، CNT ها را می توان به صورت استوانه های دایره ای ساده ، که انتقال مایع آن را می توان با استفاده از معادله Hagen-Poiseuille مدل سازی کرد. جریان از طریق منافذ خارج CNT و درون ماتریس پلیمری هنوز هم می تواند توسط مدل Nernst-Planck در مورد حذف دی الکتریک مورد مطالعه قرار گیرد ، زیرا ثابت های دی الکتریک برای آب تغذیه ، CNT ها و ماتریس آلی متفاوت هستند و فعل و انفعالات الکترواستاتیک بین یون ها در محلول خوراک و اتهامات قطبش در امتداد مرز رسانه های مختلف دی الکتریک تشکیل شده است [ 154] با فرض اینکه CNT ها بصورت یکنواخت در پایه پلیمری توزیع می شوند ، مدل پیش بینی شده برای چنین MMM ها به احتمال زیاد فرمول Nernst-Planck به علاوه یک اصطلاح اضافی Hagen-Poiseuille تمدید می شود.

http://parsiblogwebnews.parsiblog.com/

هر دو اصطلاح با توجه به غلظت مربوطه قبل از اضافه شدن دوباره نوشته می شوند. مدل سازی MMM ها با پرکننده های GO پیچیده تر است و به جهت قرارگیری بستگی دارد: اگر GO مانند CNT ها به صورت عمودی در غشا organic آلی مخلوط شود ، می توان از معادله مشابه CNM MMM ها برای GO MMM ها استفاده کرد. اگر GO به صورت افقی اضافه شود ، به دلیل اینکه مسیر انتقال یون در داخل GO با ماتریس پلیمری متفاوت است ، باید عامل توزنی در معادله Nernst-Planck را تجدید نظر کنید. علاوه بر این ، از آنجا که گروههای عملکردی واقع در سطح GO (انواع گروههای عملکردی با روش سنتز تعیین می شوند ، مواد پیش ساز ،و غیره) می تواند با یونهای موجود در مایع واکنش نشان دهد و مجتمع هایی را تشکیل دهد ، شار و نفوذ پذیری ممکن است با گذشت زمان تغییر کند ، این نشان دهنده عدم تطابق احتمالی فرآیند مدل است. از طرف دیگر ، تکنیک های پیشرفته از جمله پردازش سریع حرارتی (RTP) و ساخت نانومیله ها ، تولید غشاهای بدون نقص را برای کاربردهای تصفیه آب امکان پذیر می کند. علاوه بر استفاده از مواد جدید و فن آوری های پیشرفته ، قطر غشا نیز نقش مهمی در افزایش عملکرد فیلتراسیون دارد. غشاهای با سطح زیاد می توانند هزینه سرمایه و مصرف انرژی را تقریباً 15٪ کاهش دهند [تکنیک های پیشرفته از جمله پردازش سریع حرارتی (RTP) و ساخت نانورودها تولید غشاهای بدون نقص را برای کاربردهای تصفیه آب امکان پذیر می کند. علاوه بر استفاده از مواد جدید و فن آوری های پیشرفته ، قطر غشا نیز نقش مهمی در افزایش عملکرد فیلتراسیون دارد. غشاهای با سطح زیاد می توانند هزینه سرمایه و مصرف انرژی را تقریباً 15٪ کاهش دهند [تکنیک های پیشرفته از جمله پردازش سریع حرارتی (RTP) و ساخت نانورودها تولید غشاهای بدون نقص را برای کاربردهای تصفیه آب امکان پذیر می کند. علاوه بر استفاده از مواد جدید و فن آوری های پیشرفته ، قطر غشا نیز نقش مهمی در افزایش عملکرد فیلتراسیون دارد. غشاهای با سطح زیاد می توانند هزینه سرمایه و مصرف انرژی را تقریباً 15٪ کاهش دهند [68 ] علاوه بر این ، گیاهان مختلف تصفیه آب برای غلبه بر مشکلات خاصی دارند. به عنوان مثال ، میزان بازیابی پایین آب دریا ، دفع آب نمک و هزینه بالای سرمایه بزرگترین چالشی است که امروزه دستگاههای آب شیرین کن با آن روبرو هستند. Tarquim

http://loxblogwebnews.loxblog.com/

و همکاران روشی را برای به حداقل رساندن آب نمک تولید شده ایجاد کرده اند که منجر به سرعت بهبودی خوبی می شود ، اما برای کاهش دفع آب نمک به تحقیقات و تجهیزات بیشتری نیاز است [ 155 ]. علاوه بر این ، ادغام فرآیند سنتز سنتی با انرژی تجدیدپذیر ممکن است ساخت سبز غشاهای نانوکامپوزیتی را ممکن کند.

عملکرد عالی فیلتراسیون غشاهای معدنی ، همانطور که در آن ذکر شده است جدول 4، ظرفیت غشاهای سرامیکی را برای بیشتر کاربردهای تصفیه آب نشان می دهد و استقبال کم غشاهای معدنی در گذشته به دلیل غلبه مطلق غشاهای پلیمری RO و NF در سیستم های تصفیه آب در مقیاس بزرگ است. تحقیقات اخیر در زمینه تهیه غشاهای معدنی پیشرفته مانند غشاهای ایستاده CNT و غشاهای بدون لایه بین لایه ، فرآیند فیلتراسیون کارآمد را با عملکرد تصفیه بهتر و هزینه تسهیلات کمتر امکان پذیر می کند [ 8 ، 162 ]. با توجه به Weschenfelder و همکاران، هزینه عملیات و هزینه کل یک کارخانه تصفیه آب با استفاده از غشاهای سرامیکی با نرخ جریان از 2 m / s و سرعت بهبود آب 95 درصد ایالات متحده هستند $ 0.23 / متر 3 و ایالات متحده $ 3.21 / متر 3 ، به ترتیب [ 163] مشابه غشاهای پلیمری ، هزینه های تولید و ساخت غشاهای سرامیکی همچنان یک مشکل مهم برای صنعتی شدن آنها است. به عنوان مثال ، اگرچه رشد و توسعه سریعی برای غشاهای CNT و MWCNT در مقیاس آزمایشگاهی وجود داشته است ، اما به دلیل هزینه بالای سنتز CNT ها و MWCNT ها ، کاربردهای تجاری غشاهای مبتنی بر کربن با سرعت کمی ادامه دارد. با تشکر از پیشرفت های اخیر در فن آوری ساخت از جمله cCVD ، سنتز مقیاس گسترده CNT های با کیفیت بالا از نظر اقتصادی امکان پذیر است. با این حال ، تکرارپذیری و امکان سنجی این روش ها برای ساخت غشا in تردید دارد. برای غشاهای اکسید فلزات سنتی ، هزینه بالای پشتیبانی یک مسئله چالش برانگیز برای تجاری سازی است.تحقیقات فعلی بر مطالعه غشاهای معدنی جایگزین ساخته شده از مواد ارزان تر یا ضایعاتی مانند خاکستر بادی ذغال سنگ برای کاهش سرمایه گذاری تولید متمرکز است.

به مطالب دیگر ما سر بزنید:

http://blogtezwebnews.blogtez.com/

قابل اعتماد و متخصص:

4. نتیجه گیری

تلاش فوق العاده ای برای غلبه بر کمبود آب پاک انجام شده است و فناوری نانو کاندیدای قدرتمندی با توسعه سریع است. مطالعه و تجاری سازی غشاهای پلیمری RO و NF از اوایل دهه 1960 آغاز شد. تا کنون بازار نمک زدایی آب تحت سلطه دو نوع غشا قرار دارد: غشای پایه سلولزی (CA) و غشای کامپوزیت فیلم نازک (TFC). نماینده ترین محصولات مانند TS40 ، TS80 و AD-90 بیش از 30 سال پیش تولید شده اند و به دلیل هزینه های پایین تولید و رد زیاد نمک ، از آن زمان تغییر عمده ای ایجاد نشده است. دستورالعمل های تحقیقاتی جدید برای لایه های سد در غشاهای TFC شامل بهبود مقاومت در برابر رسوب و همچنین پایداری های شیمیایی و حرارتی است. در ضمن می توان پشتیبانی های ریز متخلخل را برای افزایش مقاومت مکانیکی و نفوذ پذیری بهینه کرد.

غشا ROهای معدنی RO و NF از دهه 1980 در مقیاس آزمایشگاهی برای تصفیه آب مورد مطالعه قرار گرفته اند. نماینده ترین غشاهای سرامیکی غشاهای اکسید فلز و غشاهای پایه کربن هستند. روش اصلی سنتز برای غشاهای اکسید فلز ، تکنیک سل-ژل است که برای کنترل اندازه و توزیع ذرات به بهینه سازی بیشتری نیاز دارد. عملکرد غشاهای ماتریس مخلوط (MMM) ساخته شده با نانومواد آلی و غیرآلی بسیار عالی است ، اما در مقایسه با غشاهای دیگر بسیار گران هستند. از این رو ، تحقق رقابت اقتصادی MMM ها و همچنین کاربردهای بالقوه آنها بسیار مهم است. http://niloblogwebnews.niloblog.com/

در حالی که فناوری نانو در تولید غشاهای RO و NF برای تصفیه آب پیشگام است ، هنوز مشکلات فنی و علمی وجود دارد که باید قبل از دستیابی به مزایای بیشتر حل شود.با وجود چالش هایی که باید برطرف شود ، بسیار ممکن است که در آینده ای نزدیک غشاهای سرامیکی در زمینه های تصفیه آب و نمک زدایی آب تجاری و صنعتی شوند.

منبع