پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران با همکاری انجمن پلیمر ایران مجله علوم و تکنولوژی پلیمر 10163255 29 6 2017 02 19 Preparation, Characterization and Analysis of Fouling Mechanisms of TiO2- Embedded PVDF Membranes ساخت، شناسایی و بررسی سازوکارهای گرفتگی غشاهای PVDF محتوی نانوذرات تیتانیم دی اکسید 543 558 1442 10.22063/jipst.2017.1442 FA یونس جعفرزاده تبریز، دانشگاه صنعتی سهند، دانشکده مهندسی شیمی، صندوق پستی 1996-51335 مهدی میرزا بابایی تبریز، دانشگاه صنعتی سهند، دانشکده مهندسی شیمی، صندوق پستی 1996-51335 محمد جواد شهبازی تبریز، دانشگاه صنعتی سهند، دانشکده مهندسی شیمی، صندوق پستی 1996-51335 برهان غفرانی تبریز، دانشگاه صنعتی سهند، دانشکده مهندسی شیمی، صندوق پستی 1996-51335 عرفان اسمعیلی تبریز، دانشگاه صنعتی سهند، دانشکده مهندسی شیمی، صندوق پستی 1996-51335 نیما رضایی تبریز، دانشگاه صنعتی سهند، دانشکده مهندسی شیمی، صندوق پستی 1996-51335 میثم مرادی تبریز، دانشگاه صنعتی سهند، دانشکده مهندسی شیمی، صندوق پستی 1996-51335 Journal Article 2017 02 25 Titanium dioxide (TiO₂)-embedded polyvinylidene fluoride (PVDF) mixed matrix membranes were prepared through a nonsolvent induced phase separation (NIPS) method. The structure of the membranes was characterized by FESEM, EDX, water drop contact angle measurement, pure water flux and mean pore radius analysis. The results showed that the prepared membranes had asymmetric structures with macro-voids and the presence of TiO₂ nanoparticles increased the size of macro-voids. Moreover, pure water flux increased from 41 kg/m2h to 162 kg/m²h the content of TiO2 nanoparticles increased from 1 wt% to 5 wt% as embedded membrane. The contact angle dropped from 100° for 1 wt% TiO₂- embedded membrane to 69° for 5 wt% TiO₂-embedded membrane, showing that the hydrophilicity of membranes increased by addition of inorganic TiO₂ nanoparticles. The fouling behavior oftheprepared mixed matrix membranes was studied in filtration process of 1% humic acid solution. The results showed that fouling resistance of the membranes increased with higher content of TiO₂ nanoparticles. The results of classic fouling modeling of membranes showed that for 2 and 5 wt% TiO₂-embedded membranes the best fit of the data occurred with the intermediate blockage model whereas cake formation model was the dominant mechanism for other membranes. Moreover, the analysis of fouling mechanisms by combined models showed that cake filtration-intermediate blockage model was in good agreement with the experimental data for all membranes. Finally, the results showed that the rejection of membranes increased with the addition of TiO₂ nanoparticles, and then decreased. در پژوهش حاضر، غشاهای متخلخل PVDF محتوی نانو­ذرات TiO₂ به روش جدایی فاز با القای ضدحلال ساخته شد. ساختار غشاها با استفاده از روش­ های FESEM ،EDX، اندازه­ گیری زاویه تماس، آزمون شار آب خالص و تعیین شعاع متوسط حفره­ ها شناسایی شد. نتایج نشان داد، تمام غشاها ساختار نامتقارن همراه با درشت حفره­ ها دارند و وجود نانوذرات TiO₂ باعث افزایش اندازه حفره ­ها می ­شود. افزون بر این مشخص شد، مقدار شار آب خالص عبوری از غشاها با افزایش مقدار نانوذرات TiO₂ افزایش می ­یابد، به­ طوری که مقدار آن از حدود 41kg/m²h برای غشای %1 وزنی TiO₂ به 162kg/m²h در غشای محتوی %5 وزنی می­ رسد. همچنین مشخص شد، اندازه زاویه تماس غشاها از حدود °100 برای غشای %1 وزنی TiO₂به °69 برای غشای محتوی %5 وزنی کاهش می ­یابد که نشانگر افزایش آبدوستی غشاها با افزایش مقدار نانوذرات TiO₂ است. همچنین، گرفتگی غشاها در فیلترکردن محلول %1 هیومیک اسید مطالعه شد. نتایج نشان داد، وجود نانوذرات TiO₂ باعث افزایش مقاومت در برابر گرفتگی غشاها می ­شود. نتایج مربوط به مدل­ سازی گرفتگی غشاها با استفاده از مدل­ های کلاسیک نشان داد، سازوکار گرفتگی غشا­های 2 و 5% وزنی TiO₂ از نوع گرفتگی متوسط است، در حالی که سازوکار غالب در سایر غشاها از نوع تشکیل کیک است. افزون بر این، تحلیل گرفتگی غشاها با استفاده از مدل­ های مرکب نشان داد، مدل فیلترکردن کیک-گرفتگی متوسط برای تمام غشاها داده­ های حجم-زمان را با کمترین خطای ممکن نسبت به سایر مدل­ های مرکب برازش می­ کند. در نهایت مشخص شد، مقدار پس­ زنی هیومیک اسید با افزایش مقدار TiO₂ ابتدا افزایش و سپس کاهش می ­یابد.     http://jips.ippi.ac.ir/article_1442_b29cbd3dcbd9201b599b9c8832ecb0d8.pdf