سیدمحسن حسینی

فرضیه: در این پژوهش، غشای چندلایه تبادل کاتیونی ناهمگن با استفاده از لایه نانوکامپوزیتی لاستیکی دارای نانوذرات گرافیت، روی غشای تجاری پلی‌اتیلن تهیه و برای کاربرد در فرایند الکترودیالیز ارزیابی شد. روش‌ها: غشاهای تجاری با روش پوشش‌دهی-غوطه‌وری اصلاح سطح شدند. مشخصات غشاها با آزمون‌های SEM، EDS، XRD و FTIR ارزیابی شد. همچنین زاویه تماس، محتوای آب، شار یونی، مقاومت الکتریکی و کارایی حذف سختی غشاها بررسی شد. یافته‌ها: افزودن نانوذرات گرافیت به لایه‌ لاستیکی سبب تشکیل کانال‌های انتقال یونی و افزایش همگنی سطح غشا شد. کاهش اندازه بلورک‌های بلوری از 8.4nm به 3nm نیز حاکی از کاهش نظم بلوری و افزایش نواحی بی‌شکل با نقش کلیدی در انتقال یون بود. زاویه تماس آب ابتدا با اصلاح سطح کاهش و سپس در غلظت‌های بیشتر نانوذرات، به‌دلیل آب‌گریزی گرافیت، افزایش یافت. محتوای آب غشاها با افزودن %0.1 وزنی نانوذرات گرافیت تا %57 کاهش یافت و سپس با افزایش غلظت نانوذرات تا %1 وزنی، به %63 رسید، اما با افزایش بیشتر نانوذرات تا %10 وزنی، دوباره کاهش نشان داد. نفوذپذیری و شار یونی غشای اصلاح‌شده با افزودن %0.1 وزنی گرافیت تقریباً دو برابرنمونه‌ پایه شد. مقاومت الکتریکی غشاها با افزایش غلظت نانوذرات روند کاهشی نشان داد و از38Ω·cm2 در نمونه‌ پایه به8Ω·cm2 در غشای اصلاح‌شده رسید که بیانگر نقش مؤثر رسانایی گرافیت بود. در حذف سختی نیز، غشای دارای %0.1 وزنی نانوذرات، افزایش %46 شار منیزیم و %18 شار کلسیم نسبت به نمونه پایه را نشان داد. در مجموع، استفاده‌ هم‌زمان از لایه‌ لاستیکی و نانوذرات گرافیت موجب بهبود خواص غشا و افزایش کارایی آن در فرایند الکترودیالیز شد. این نتایج امکان توسعه‌ غشاهای رسانا و مقرون‌به‌صرفه را در تصفیه‌ آب صنعتی فراهم می‌سازد.