منصة الرسائل والاطاريح: تصنيع وتوصيف اغشية بوليميرية لمعالجة مخلفات المياه الناتجة من الصناعات النسيجية والبايلوجية

الخلاصة

تطلق العديد من المصانع كميات كبيرة من النفايات الصناعية السائلة إلى المسطحات المائية، وهو ما يعد ملوثًا خطي ًرا. تشكل مياه الصرف الصحي غير المعالجة خطورة كبيرة على صحة الإنسان والنظم البيئية بسبب سميتها وما يترتب على ذلك من مخاوف بيئية كبيرة. واحدة من الطرق الكفؤة للتقليل من هذه المخاطر هي استخدام الاغشية البوليميرية خصوصا تلك المتضمنة مضافات محبة للماء. تم في العمل الحالي تصنيع أغشية بوليميرية تتكون من بوليمر بولي إيثرسلفون ( )PESكمادة أساسية والبولي فينيلدين ( )PVPكمادة مكونة للمسام بالإضافة إلى مواد نانوية محبة للماء مكونة من نسب متساوية من أكسيد الجرافين ( )GOوثاني أكسيد التيتانيوم (.)TiO2 تم استخدام ثنائي ميثيل سلفون ( )DMSOكمذيب، في حين تمت إضافة المواد النانوية بعشر نسب وزنية ( ،)%0.9-0مع زيادة قدرها %0.1لكل غشاء. تم استخدام طريقة عكس الطور لإنتاج الأغشية، والتي تم صبها لاحقًا في آلة الصب ذات السكين. تم استخدام تقنية FTIRللتحقق من هوية المواد الخام المستخدمة وكذلك لتحديد نوع التفاعلات المحتملة بين مكونات الغشاء. لتوصيف الأغشية الناتجة، تم إجراء العديد من الاختبارات، مثل قابلية التبلل, المسامية, سمك الغشاء, الخشونة باستخدام مجهر القوة الذرية ( )AFMومورفولوجيا الغشاء باستخدام المجهر الإلكتروني الماسح (.)SEM تم تصنيع معدة ترشيح خاصة بغية فحص أداء الأغشية البوليمرية عن طريق قياس تدفق الماء النقي ( )PWFوتدفق المياه الملوثة بألبومين المصل البقري ()BSA وصبغة الرودامين ( )Rhبشكل منفصل، كما تم قياس نسب الرفض %) (Rلهذه الملوثات باستخدام التحليل الطيفي للأشعة فوق البنفسجية- المرئية . UV - Vis أظهرت النتائج عدم وجود أي تفاعلات كيميائية بين مكونات الغشاء، في حين تعرض المالئ النانوي للتحلل المائي، مما تسبب بخلق مسام في بنية الغشاء وانه بزيادة المواد النانوية يصبح السطح أكثر نعومة، مع عدد أقل من القمم والوديان، مما ادى إلى انخفاض خشونة السطح. من المتوقع بحسب صور SEMزيادة في تدفق الماء، حيث تم تحويل بنية الغشاء من بنية مسامية، ضيقة إلى بنية أوسع مع توسيع حجم المسامات. أثبت صور المقطع العرضي أن الأغشية مكونة من طبقة جلدية رقيقة وطبقة مسامية سميكة، تتضمن فراغات دقيقة وبنية إصبعية نحيفة وممدودة تشبه المسام. مع زيادة المواد النانوية ازدادت المسامية واصبحت الأغشية أكثر محبة للماء مع ميل أقل للانسداد وتحسنت الانتقائية كما زادت ألفة الأغشية لجزيئات الماء وبذلك ستكونعملية التنظيف أسهل وأكثر أمانا. كما سيتم إزالة الأوساخ المحبة للماء المكونة من السكريات والبروتينات بسهولة أثناء عملية التنظيف نظ ًرا لتوافقها مع بنية الغشاء. أظهر فحص تحمل الضغط ان معظم الأغشية المحملة بالمواد النانوية تمتلك حدود تتحمل اعلى من الغشاء الأصلي ( 2.7بار) وان العلاقة غير خطية بين هذه الحدود وسمك الاغشية. ازداد تدفق الماء النقي، وتدفقات BSAوصبغات الرودامين Rodamine وكانت كميات التدفق دالة على أحجام جزيئاتها. انخفض رفض BSAقليلاً عند المستويات المنخفضة للمواد النانوية ثم زاد بسبب فصل الطور بين سلسلة البوليمر PESوجزيئات المواد النانوية بينما في المستويات الأعلى، احتلت جزيئات المواد النانوية فراغات بين سلسلة ،PESمما سمح بمرور كميات أقل من جزيئات .BSA انخفض رفض صبغة الرودامين تدريجيا مع زيادة المواد النانوية بسبب انخفاض مواقع الامتزاز مع مرور الوقت