اصلاح غشای پلی‌اترسولفون (PES) با استفاده از نانوذرات مغناطیسی آهن به منظور نانوفیلتراسیون پساب حاوی رنگزای RG19

نوع مقاله: یادداشت فنی

نویسندگان

1 دانشیار گروه فناوری‌های محیط زیست، پژوهشکده علوم محیطی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران

2 دانشجوی دکتری آلودگی محیط زیست، پژوهشکده علوم محیطی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران

3 دانشیار گروه شیمی کاربردی، دانشکده شیمی، دانشگاه خوارزمی، تهران

چکیده

تاثیر افزودن نانوذرات مغناطیسی آهن بر عملکرد غشاء PES از طریق بررسی مورفولوژی، آبدوستی، شار، خواص ضدگرفتگی و راندمان جداسازی رنگ (RG19) بررسی شد. افزایش نسبت وزنی نانوذره در محلول پلیمری از صفر به 25/0 و سپس 50/0، علاوه بر افزایش آبدوستی، شار آب مقطر از 1/36 به 7/59 و سپس L/M2 h 4/80 افزایش یافته و سپس در نسبت 0/1 درصد به دلیل تجمع نانوذرات در ماتریس غشاء به L/M2 h 9/65 کاهش یافت. کاهش مقادیر گرفتگی کل و گرفتگی غیربرگشت‌پذیر به ترتیب از 0/54 و 1/41 درصد برای Bare PES به 9/31 و 1/19 درصد برای PES-Fe3O4-0.50wt% و افزایش مقدار FRR از 6/58 به 9/80 درصد تاییدکننده خواص ضدگرفتگی مطلوب غشاهای اصلاح شده بود. کارایی بالای حذف رنگ (بالای 95درصد)، بیانگر عملکرد فیلتراسیون مطلوب غشاهای اصلاح شده بود. در نهایت نتایج تحقیق حاضر کارایی بالای نانوذرات مغناطیسی آهن را برای اصلاح غشاهای پلیمری نشان داد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Synthesis of PES membrane using magnetic Fe3O4 nanoparticles for nanofiltartion of RG19 dye wastewater

نویسندگان [English]

  • Afsaneh Shahbazi 1
  • Habib Koulivand 2
  • vahid Vatan pour 3
1 Associate Professor, Environmental science research institute, Shahid Beheshti University, Tehran
2 Ph.D. candidate of environmental pollution, Shahid Beheshti University, Tehran
3 Associate Professor, Chemistry faculty, Kharazmi University, Tehran
چکیده [English]

In the present study, a mixed matrix nanofiltration membrane was prepared by blending magnetic Fe3O4 nanoparticles into polyethersulfone (PES) matrix. To achieve this purpose, different dosages (0.25wt%, 0.50wt%, and 1.00wt%) of magnetic Fe3O4 nanoparticles were introduced into PES matrix using phase inversion technique. Scanning electron microscopy (SEM), water contact angle and overall porosity technique were used to investigate the effect of Fe3O4 nanoparticles on membrane morphology and hydrophilicity. The effect of Fe3O4 nanoparticles on membrane performance was studied in terms of pure water flux, antifouling properties. Nanofiltration performance of the membranes was examined using reactive green 19 (RG19) separation. The Fe3O4 modified membranes showed an increased hydrophilicity, porosity, permeability, and dye rejection efficiency and also improved antifouling properties, compared to the bare PES. Water contact angle result demonstrated a decreasing trend with addition of Fe3O4 content, showed the effect of hydrophilic Fe3O4 nanoparticles on membrane surface hydrophilicity. Membrane porosity was increased from 63.3% for the bare PES to 73.3% for the PES-Fe3O4-0.50wt% due to the presence of nanoparticles. Pure water flux was increased from 36.1 to 80.4 (L/M2 h) by increasing the nanoparticle content from 0.00 to 0.50 wt.% and then decreased to 65.9 (L/M2 h) by increasing the nanoparticle content to the 1.00wt%. So that when the content of CDs was 0.50 wt.%, the pure water flux was more than twice of bare PES permeability. Fouling resistance of the prepared membranes was investigated with filtration of a 250 mg/L bovine serum albumin (BSA) solution. All modified membranes showed improved antifouling properties compared to the bare PES. The best antifouling properties were observed for the PES-Fe3O4-0.50wt% membrane. The values of total, reversible and irreversible fouling for the bare PES were 54.0, 12.6, and 41.4% respectively. Whereas these values for the PES-Fe3O4-0.50wt% were 31.9, 12.8, and 19.1% respectively, showed higher fouling resistance of the Fe3O4 modified membranes due to the more hydrophilic surface. Flux recovery ratio (FRR) was measured as the most important fouling factor. The value of FRR was increased from 58.6% for the bare PES to 80.9% for the PES-Fe3O4-0.50wt%. Dye rejection performance for all prepared membranes was near total removal (more than 95%). The maximum and the minimum removal efficiency were observed for PES-Fe3O4-0.50wt% (98.4%) and bare PES (95.4%), respectively. the results introduced Fe3O4 nanoparticles as an excellent membrane modifier for wastewater treatment objectives.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Nanofiltration
  • Fe3O4 nanoparticles
  • Dye Removal
  • polyethersulfone
  • Wastewater treatment