اثر افزودن نانوذرات زیرکونیا بر ریزساختار و عملکرد فیلتراسیون نانوغشای نایلون۶ به منظور حذف آرسنیک از منابع آب

با توجه به کمبود منابع آب و خشک سالی های پیاپی، تامین آب آشامیدنی سالم یکی از ضرورت های جوامع امروز بشری است. آرسنیک عنصری سمی است که در مقدار بیش از حد مجاز در آب آشامیدنی و با مصرف درازمدت آن، عارضه های جدی همچون سرطان بروز می کند. در این پژوهش، به بررسی حذف آرسنیک به کمک نانوغشای تک فاز نایلون۶ و هیبرید نایلون۶/ زیرکونیا پرداخته شد. به کمک روش نوین الکتروریسی نانوغشای تک فاز نایلون۶ و هیبرید نایلون۶/ زیرکونیا سنتز شدند. به کمک میکروسوپ الکترونی روبشی، طیف سنج افت انرژی پرتو ایکس و طیف سنج فروسرخ فوریه ریزساختار و حضور نانوذرات زیرکونیا در غشا بررسی شد. همچنین خواص مکانیکی نانوغشاها نیز بررسی شد. مقدار پتانسیل زتا (ξ) به عنوان عامل مهم در جذب آرسنیک اندازه گیری شد. فرایند فیلتراسیون با فشار ثابت ۸۲/۰ بار و با غلظت اولیه آرسنیک برابر ۰۵/۰ میلی گرم در لیتر انجام شد. مشخصه یابی نانوغشای تک فاز نایلون۶ و نانوغشای هیبرید نایلون ۶/ زیرکونیا نشان داد که متوسط قطر الیاف در دو نانوغشای فوق به ترتیب برابر ۱۵±۱۶۳ و nm  ۳۸±۱۸۰ است. همچنین حضور نانوذرات زیرکونیا در نانوغشای هیبرید به کمک نتایج طیف سنجی فروسرخ تایید شد. پتانسیل زتا نانوذرات زیرکونیا به عنوان عامل کلیدی در ایجاد نیروی محرکه برای جذب آرسنیک اندازه گیری شد. مقدار پتانسیل زتا برابر mV۱۴- در محیط آب با pH خنثی محاسبه شد. نتایج آزمون تنش-کرنش نشان داد استحکام کشش نانوغشای تک فاز نایلون۶ و نانوغشای هیبرید نایلون ۶/ زیرکونیا به ترتیب برابر ۶/۹ و MPa ۱/۳ است. عملکرد فیلتراسیون هر دو غشا ارزیابی و مشخص شد که ضریب بهره وری نانوغشای تک فاز نایلون۶ برابر ۰۱/۲۵ درصد و نانوغشای نایلون ۶/ زیرکونیا ۶۱/۳۱ درصد است. برازش مدل های انسداد روی نتایج آزمایشگاهی نشان داد که مدل انسداد میانی مدل حاکم است. با توجه به ضریب بهره وری بهینه ۶۱/۳۱ درصد برای حذف آرسنیک و با توجه به یافته های این پژوهش مشخص شد که افزودن نانوذرات زیرکونیا به دیواره های نانوالیاف نایلون۶ می تواند باعث تقویت فرایند فیلتراسیون برای حذف آرسنیک از منابع آب شود.

کلیدواژه ها:

آرسنیک ، الکتروریسی ، پتانسیل زتا ، زیرکونیا ، نانوغشای هیبریدی ، فیلتراسیون