اصلاح غشا پلی‌سولفون با استفاده از نانوذره صمغ دانه ریحان به منظور حذف ماده رنگزای متیلن آبی از پساب

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی نساجی، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران

2 دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران

چکیده

غشاهای جدید نانوکامپوزیت بر پایه پلی­سولفون (PSf)حاوی درصدهای وزنی مختلف از نانوذره­های صمغ دانه ریحان (BSG)، با استفاده از روش جدایی فازی ناشی از بخارآب (VIPS) تولید شد. برای تولید نانوذره­های BSG با قطر متوسط 42 نانومتر،از آسیاب سیاره‌ای استفاده شد. به منظور توصیف ساختار و عملکرد غشاهای نانوکامپوزیت از تصویربرداری‌ SEM و طیف‌سنجی FTIRو همچنین اندازه­گیری میزان آ‌‌ب‌دوستی، محتوای آب، خواص مکانیکی، تخلخل کلی، میانگین اندازه حفره‌ها، شار آب خالص و پس­زنی متیلن بلو (MB)بهره گرفته شد. با افزودن نانوذره­های BSG، آب‌دوستی، شار آب خالص، مدول یانگ و پس­زنی MBدر غشای PSfبه میزان چشمگیری بهبود یافت. شار آب خالص غشا با افزودن مقدار بهینه نانوذره یعنی ۳ درصد وزنی، بیشترین افزایش در حدود 5933 درصد از 0.6 تا 36.2 لیتر بر (متر مربع. ساعت) را نشان داد. بیشترین مقدار پس‌زنی MB (۹۹ درصد) برای غشای PSfحاوی 5 درصد وزنی نانوذره‌ اندازه­گیری شد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Modification of Polysulfone Membrane Using Basil Seed Gum Nanoparticles for Removal of Methylene Blue from Wastewater

نویسندگان [English]

  • J. Tafreshi 1
  • H. Fashandi 1
  • Gh. Amini Ershad 2
1 Department of Textile Engineering, Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran
2 Department of Chemical Engineering, Isfahan University of technology, Isfahan, Iran
چکیده [English]

Novel polysulfone (PSf)-based nanocomposite membranes with different contents of Basil seed gum (BSG) nanoparticles were prepared using vapor-induced phase separation (VIPS) method. Planetary ball mill was used for preparation of BSG nanoparticles with diameters ranging between 30-50 nm (average: 42 nm). The prepared PSf nanocomposite membranes were characterized using SEM imaging and FTIR spectroscopy and evaluation of different properties of membranes including hydrophilicity, water content, mechanical properties, overall porosity, mean pore size, pure water flux and methylene blue (MB) rejection. Using BSG nanoparticles, hydrophilicity, pure water flux, Young’s modulus and MB rejection of PSf membrane were significantly enhanced. Using optimum content of nanoparticles, i.e. 3 wt.%, the maximum increase in pure water flux of membrane by 5933% from 0.6 to 36.2 L/(m2.h) was observed. The maximum MB rejection (99%) was measured for PSf membrane containing 5 wt.% nanoparticles. 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Polysulfone nanocomposite membrane
  • Basil seed gum nanoparticle
  • Methylene blue dye
  • Pure water flux
  • Vapor-induced phase separation

مراجع

  1. G. Han, Y. Feng, T.-S. Chung, M. Weber, C. Maletzko, Phase inversion directly induced tight ultrafiltration (UF) hollow fiber membranes for effective removal of textile dyes. Environ. Sci. Technol. 51(2017), 14254–14261.
  2. X. Chen, Y. Zhao, J. Moutinho, J. Shao, A. L. Zydney, Y. He, Recovery of small dye molecules from aqueous solutions using charged ultrafiltration membranes. J. Hazard. Mater., 284(2015), 58–64.
  3. J. Lin, C. Y. Tang, W. Ye, S. Sun, S. H. Hamdan, A. Volodin, C. Van Haesendonck, A. Sotto, P. Luis, B. Van der Bruggen, Unraveling flux behavior of superhydrophilic loose nanofiltration membranes during textile wastewater treatment. J. Memb. Sci. 493(2015), 690–702.
  4. A. Bouazizi et al., Removal of dyes by a new nano–TiO2 ultrafiltration membrane deposited on low-cost support prepared from natural Moroccan bentonite. Appl. Clay Sci.  149(2017), 127–135.
  5. A. Lee, J. W. Elam, S. B. Darling, Membrane materials for water purification: design, development, and application. Environ. Sci. Water Res. Technol. 2(2016), 17–42.
  6. G. E. Chen, W. G. Sun, Y. F. Kong, Q. Wu, L. Sun, J. Yu, Z. L. Xu, Hydrophilic Modification of PVDF microfiltration membrane with poly (ethylene glycol) dimethacrylate through surface polymerization. Polym. Plast. Technol. Eng. 57(2018), 108–117.
  7. A. Nabe, Surface modification of polysulfone ultrafiltration membranes and fouling by BSA solutions. J. Memb. Sci. 133(1997), 57–72.
  8. L. Yang, Z. Wang, J. Zhang, Zeolite imidazolate framework hybrid nanofiltration (NF) membranes with enhanced permselectivity for dye removal. J. Memb. Sci. 532(2017), 76–86.
  9. S. J. Park, W. Choi, S. E. Nam, S. Hong, J. S. Lee, J. H. Lee, Fabrication of polyamide thin film composite reverse osmosis membranes via support-free interfacial polymerization. J. Memb. Sci. 526(2017), 52–59.
  10. E. Bet-Moushoul, Y. Mansourpanah, K. Farhadi, M. Tabatabaei, TiO2 nanocomposite based polymeric membranes: a review on performance improvement for various applications in chemical engineering processes. Chem. Eng. J.  283(2016), 29–46.
  11. A. L. Ahmad, A. A. Abdulkarim, B. S. Ooi, S. Ismail, Recent development in additives modifications of polyethersulfone membrane for flux enhancement. Chem. Eng. J.  223(2013),  246–267.
  12. W. Chen, T. Ye, H. Xu, T. Chen, N. Geng, X. Gao, An ultrafiltration membrane with enhanced photocatalytic performance from grafted N–TiO2/graphene oxide. RSC Adv. 7(2017), 9880–9887.
  13. A. Khalid, A. Abdel-Karim, M. Ali Atieh, S. Javed, G. McKay, PEG-CNTs nanocomposite PSU membranes for wastewater treatment by membrane bioreactor. Sep. Purif. Technol. 190(2018), 165–176.
  14. آ. قلیان، ع. مهری‌زاد، پ. غربانی، جذب سطحی رنگزای آبی متیلن از محلول‌های آبی بر روی نانو TiO2 عامل دارشده. نشریه علمی علوم و فناوری رنگ. (1394) 9، 43-35
  15. M. Daria, H. Fashandi, M. Zarrebini, Z. Mohamadi, Contribution of polysulfone membrane preparation parameters on performance of cellulose nanomaterials. Mater. Res. Express. 6(2018), 15306.
  16. S. Zwane, A. T. Kuvarega, S. D. Mhlanga, D. S. Dlamini, Effect of lantana camara on the morphology of polysulfone membranes for water purification. Chem. Select. 4(2019), 559–564.
  17. C. Lavanya, K. Soontarapa, M. S. Jyothi, R. Geetha Balakrishna, Environmental friendly and cost effective caramel for congo red removal, high flux, and fouling resistance of polysulfone membranes. Sep. Purif. Technol. 211(2019), 348–358.
  18. ش. خرم‌فر، ن. محمودی، م. آرامی، ک. قرنجیگ، رنگبری پساب رنگی نساجی با جاذب طبیعی تمرهندی: بررسی ایزوترم و سینتیک جذب، نشریه علمی علوم و فناوری رنگ. (1388) 3، 81-88
  19. آ. نظرزاده زارع، م. منصور لکورج، م. معصومی، یک نانوکامپوزیت ابرجاذب دوست‌دارمحیط زیست برپایه (N- وینیل پیرولیدون- کو- مالئیک انیدرید) و کاربرد آن برای حذف ماده رنگزای قرمز کنگو از محلول‌های آبی، نشریه علمی علوم و فناوری رنگ. (1396) 11، 275-286
  20. A. Rafe, S. M. A. Razavi, Dynamic viscoelastic study on the gelation of basil seed gum. Int. J. Food Sci. Technol.  48(2013), 556–563.
  21. S. H. Hosseini-Parvar, L. Matia-Merino, K. K. T. Goh, S. M. A. Razavi, S. A. Mortazavi, Steady shear flow behavior of gum extracted from Ocimum basilicum L. seed: Effect of concentration and temperature. J. Food Eng. 101(2010),  236–243.
  22. S. H. Hosseini-Parvar, L. Matia-Merino, M. Golding, Effect of basil seed gum (BSG) on textural, rheological and microstructural properties of model processed cheese. Food Hydrocoll. 43(2015), 557–567.
  23. W. Piatkiewicz, S. Rosiński, D. Lewińska, J. Bukowski, W. Judycki, Determination of pore size distribution in hollow fibre membranes. J. Memb. Sci. 153(1999), 91–102.
  24. S. Naji-tabasi, S. Mohammad, A. Razavi, M. Mohebbi, Food hydrocolloids new studies on basil ( Ocimum bacilicum L .) seed gum : Part I e Fractionation , physicochemical and surface activity characterization. Food Hydrocoll. 52(2016), 350–358.
  25. S. P. Nunes and T. Inoue, Evidence for spinodal decomposition and nucleation and growth mechanisms during membrane formation. J. Memb. Sci.  111(1996), 93–103.
  26. P. Menut et al., A top surface liquid layer during membrane formation using vapor-induced phase separation (VIPS)-Evidence and mechanism of formation. J. Memb. Sci. 310(2008), 278–288.
  27. G. R. Guillen, G. Z. Ramon, H. P. Kavehpour, R. B. Kaner, E. M. V Hoek, Direct microscopic observation of membrane formation by nonsolvent induced phase separation. J. Memb. Sci.  431(2013), 212–220.
  28. L. Zhu, B. Zhu, L. Xu, Y. Feng, F. Liu, Y. Xu, “Corona-induced graft polymerization for surface modification of porous polyethersulfone membranes. Appl. Surf. Sci. 253(2007), 6052–6059.
  29. M. Hu, Q. Yang, Z. Xu, Enhancing the hydrophilicity of polypropylene microporous membranes by the grafting of 2-hydroxyethyl methacrylate via a synergistic effect of photoinitiators. J. Memb. Sci. 285(2006), 196–205.
  30. M. Saxena, S. Sharma, A. Bhattacharya, Recycling of polysulfone : study properties of membranes. Int. J. Membr. Sci. Technol. 2(2015), 39–46.
  31. J. F. Li, Z. L. Xu, H. Yang, L. Y. Yu M. Liu, Effect of TiO2 nanoparticles on the surface morphology and performance of microporous PES membrane. Appl. Surf. Sci.  255(2009),  4725–4732
علوم و فناوری رنگ
دوره 14، شماره 1
خرداد 1399
صفحه 25-39

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار