کاربرد روش جدایی فازی القا شده توسط بخار برای ساخت غشای فراتصفیه بر پایه پلی فنیل‌سولفون

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 آزمایشگاه تحقیقاتی فرآیندهای غشایی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر (پلی تکنیک تهران)، تهران، ایران

2 گروه مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر (پلی تکنیک تهران)، تهران، ایران

چکیده

در این پژوهش به بررسی اثر زمان جدایی فازی القا شده با بخار (VIPS) بر روی ساختار و عملکرد غشای پلی ­فنیل­ سولفون به عنوان یک پلیمر نوین برای ساخت غشا پرداخته شد. از محلول 14 درصد وزنی پلیمر برای ساخت غشا استفاده شد. پس از ریخته­ گری محلول، فیلم پلیمری تشکیل شده برای مدت زمان مشخصی در معرض هوای مرطوب قرار داده شد تا ساختار متخلخل غشا تشکیل شود. ساختار و عملکرد غشاء با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی، توزیع اندازه روزنه ها، شار آب خالص و جداسازی آلبومین سرم گاوی (BSAمورد ارزیابی قرار گرفت. نتیجه­ های به­ دست آمده برای توزیع اندازه روزنه­ ها نشان داد با افزایش زمان VIPSاندازه روزنه­ های غشا افزایش یافت و تصویرهای SEM نشان داد که با افزایش زمان VIPS ضخامت لایه چگال سطحی نازک­ تر شده و همچنین سطح غشا نخست صاف شده و سپس زبر شد. به­ هرحال، با افزایش زمان VIPS، شار آب خالص از 12/17 تا 61/37 افزایش یافت. بررسی عملکرد غشا برای جداسازی آلبومین سرم گاوی (BSA) نشان داد که با افزایش زمان VIPS، جداسازی آلبومین سرم گاوی (BSA) از 3/71 تا 7/52 درصد کاهش یافته ولی شار محلول BSAاز 94/6 تا  36/17 افزایش می یابد. به طور کلی، فرایند جدایی فازی القا شده با بخار یک روش مؤثر برای ساخت غشای با ویژگی­ های متفاوت از یک محلول است. اگر غشای با ویژگی­ های ضد رسوب گرفتگی نیاز باشد باید از زمان VIPS کم استفاده شود و اگر غشای با شار بالا مورد نظر باشد، باید زمان VIPSبالا به کار گرفته شود.
 

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Hilal N., Ismail A.F., Wright C.J., "Membrane Fabrication": CRC Press, (215).
[2] Mulder M., "Basic Principles of Membrane Technology", 2nd ed.: Kluwer Academic Publishers, (1996).
[3] Baker R.W., "Membrane Technology and Applicatios", second ed.: John Wiley and Sons, Ltd, (2004).
[4] علوی، س.ع.، کارگری، ع.، کریمی، م.، سنایی پور، ح.، لاریجی، س.، اثر سرای ساخت بر شکل­شناسی غشای پلی­آکریلونیتریل میکروفرافیلترکردن و کاربرد آن در جداسازی پروتئین و چربی از شیر، مجله علوم و تگنولوژی پلیمر، (1)26: 63 تا 78 (1393).
[6] Zhang X., Chen Y., Konsowa A.H., Zhu X., Crittenden J.C., Evaluation of an Innovative Polyvinyl Chloride (PVC) Ultrafiltration Membrane for Wastewater Treatment, Sep. Purif. Tech., 70 (1): 71-78 (2009).
[7] Mark H.F., ”Polysulfones, Encyclopedia of Polymer Science and Technology", 3rd ed.: John Wiley and Sons, Inc., (2004).
[8] Darvishmanesh S., Jansen J.C., Tasselli F., Tocci E., Luis P., Degrève J., Drioli E., Van der Bruggen B., Novel Polyphenylsulfone Membrane for Potential Use In Solvent Nanofiltration, J. Membr. Sci., 379 (1-2): 60-68 (2011).
[10] Darvishmanesh S., Tasselli F., Jansen J.C., Tocci E., Bazzarelli F., Bernardo P., Luis P., Degréve J., Drioli E., Van der Bruggen B., Preparation of Solvent Stable Polyphenylsulfone Hollow Fiber Nanofiltration Membranes, J. Membr. Sci., 384 (1-2): 89-96 (2011).
[11] Tang Y., Widjojo N., Shi G.M., Chung T.-S., Weber M., Maletzko C., Development of Flat-Sheet Membranes For C1–C4 Alcohols Dehydration via Pervaporation from Sulfonated Polyphenylsulfone (sPPSU), J. Membr. Sci., 415-416: 686-695 (2012).
[13] Moideen K I., Isloor A.M., Garudachari B., Ismail A.F., The Effect of Glycine Betaine Additive on the PPSU/PSF Ultrafiltration Membrane Performance, Desal. Wat. Treat., 57(52): 24788-24798 (2016).
[14] Kiani S., Mousavi S.M., Shahtahmassebi N., Saljoughi E., Preparation and Characterization of Polyphenylsulfone Nanofibrous Membranes for the Potential Use in Liquid Filtration, Desal. Wat. Treat., 57(35): 16250-16259 (2016).
[15] Yong W.F., Lee Z.K., Chung T.-S., Weber M., Staudt C., Maletzko C., Blends of a Polymer of Intrinsic Microporosity and Partially Sulfonated Polyphenylenesulfone for Gas Separation, ChemSusChem, 9(15): 1-11 (2016).
[18] Feng Y., Han G., Chung T.-S., Weber M., Widjojo N., Maletzko C., Effects of Polyethylene Glycol on Membrane Formation and Properties of Hydrophilic Sulfonated Polyphenylenesulfone (sPPSU) Membranes, J. Membr. Sci., 531: 27-35 (2017).
[20] Su Y.S., Kuo C.Y., Wang D.M., Lai J.Y., Deratani A., Pochat C., Bouyer D., Interplay of Mass Transfer, Phase Separation, and Membrane Morphology in Vapor-Induced Phase SeparationJ. Membr. Sci., 308 (1-2): 17-28 (2009).
[21] Shekari R., Kargari A., "Preparation of a PVDF-Based Super-Hydrophobic Membrane for Membrane Distillation Applications", M.Sc Thesis, Amirkabir University of Technology (Mahshahr Campus),(2016).
[22] Chen G.-E., Li J.-F., Han L.-F., Xu Z.-L., Yu L.-Y., Preparation of Micro-Porous Polyethersulphone Hollow Fibre Membranes Using Non-Solvent Vapour-Induced Phase Separation, Iran. J. Polym. Sci. Tech., 19 (11): 863-873 (2010).
[23] Ghandashtani M.B., Ashtiani F.Z., Karimi M., Fouladitajar A., A Novel Approach to Fabricate High Performance Nano-SiO2 Embedded PES Membranes For Microfiltration of Oil-in-Water Emulsion, Appl. Surf. Sci., 349: 393-402 (2015).
[24] Fan H., Peng Y., Li Z., Chen P., Jiang Q., Wang S., Preparation and Characterization of Hydrophobic PVDF Membranes by Vapor-Induced Phase Separation and Application in Vacuum Membrane Distillation, J. Polym. Res., 20 (134): 1-15 (2013).
[26] Park H.C., Kim Y.P., Kim H.Y., Kang Y.S., Membrane Formation by Water Vapor Induced Phase Inversion, J. Membr. Sci., 156 (2): 169-178 (1999).
[27] Caquineau H., Menut P., Deratani A., Dupuy C., Influence of the Relative Humidity on Film Formation by Vapor Induced Phase Separation, Poly. Eng. Sci., 43 (4): 798-808 (2003).
[28] Sun H., Liu S., Ge B., Xing L., Chen H., Cellulose Nitrate Membrane Formation Via Phase Separation Induced by Penetration of Nonsolvent from Vapor Phase, J. Membr. Sci., 295 (1-2): 2-10 (2007).
[29] Vatanpour V., Madaeni S.S., Moradian R., Zinadini S., Astinchap B., Novel Antibifouling Nanofiltration Polyethersulfone Membrane Fabricated from Embedding TiO2 Coated Multiwalled Carbon Nanotubes, Sep. Purif. Tech., 90: 69-82 (2012).
[30] Otero J.A., Mazarrasa O., Villasante J., Silva V., Pradanos P., Calvo J.I., Hernàndez A., Three Independent Ways to Obtain Information on Pore Size Distributions of Nanofiltration Membranes, J. Membr. Sci., 309 (1-2): 17-27 (2008).
[31] Sinha M.K., Purkait M.K., Increase in Hydrophilicity of Polysulfone Membrane Using Polyethylene Glycol Methyl Ether, J. Membr. Sci., 437: 7-16 (2013).
[32] Zhao W., Huang J., Fang B., Nie S., Yi N., Su B., LI H., Zhao C., Modification of Polyethersulfone Membrane by Blending Semi-Interpenetrating Network Polymeric Nanoparticles, J. Membr. Sci., 369 (1-2): 258-266: (2011).
[33] Shen J.-n., Ruan H.-m., Wu L.-g., Gao C.-j., Preparation and Characterization of PES–SiO2 Organic-Inorganic Composite Ultrafiltration Membrane for Raw Water PretreatmentChem. Eng. J., 168 (3): 1272-1278: (2011).
[34] Tsai H.A., Kuo C.Y., Lin J.H., Wang D.M., Deratani A., Pochat-Bohatier C., Lee K.R., Lai J.Y., Morphology Control of Polysulfone Hollow Fiber Membranes Via Water Vapor Induced Phase Separation, J. Membr. Sci., 278 (1-2): 390-400 (2006).
[35] Gençal Y., Durmaz E.N., Çulfaz-Emecen P.Z., Preparation of Patterned Microfiltration Membranes and their Performance in Crossflow Yeast Filtration, J. Membr. Sci., 476: 224–233 (2015).
[36] Hilal N., Ismail A.F., Matsuura T., Oatley-Radcliffe D., "Membrane Characterization": Elsevier, (2017)
[37] Marino T., Blasi E., Tornaghi S., Nicolò E.D., Figoli A., Polyethersulfone Membranes Prepared with Rhodiasolv®Polarclean as Water Soluble Green Solvent, J. Membr. Sci., 549: 192-204 (2018).