سنتز غشای نانوفیلتراسیون Zr/TiO2 به روش سل-ژل برای فیلتراسیون پساب و نمکزدایی
الموضوعات :
نانومواد
ایوب تعاونی گیلان
1
1 - دانشگاه رازی، دانشکده فنی و مهندسی، گروه مهندسی مواد و نساجی
تاريخ الإرسال : 29 الثلاثاء , شوال, 1440
تاريخ التأكيد : 29 الثلاثاء , شوال, 1440
تاريخ الإصدار : 19 السبت , شوال, 1440
الکلمات المفتاحية:
نمکزدایی,
تیتانیا,
زیرکونیم,
فرآیند سل-ژل,
غشاهای نانوفیلتراسیون,
ملخص المقالة :
در این کار غشای نانوفیلتراسیون (NF) تیتانیای دوپ شده با زیرکونیم خالص با برش مولکولی (MWCO) حدود Da 1000 بوسیله روش سل-ژل کلوئیدی تولید شدند. به منظور حذف کامل مواد آلی فرآیند عملیات حرارتی تحت اتمسفر هوا انجام شد و غشای ZrO2-TiO2 تولید گردید. سپس این غشاء در دمای oC 200 و در اتمسفر هیدروژن به مدت 3 ساعت کاهیده شده و غشای Zr-TiO2 تولید گردید. الگوهای XRD و تصاویر TEM نشان دادند که دوپ کردن زیرکونیم رشد دانهای تیتانیا و استحاله فازی آناتاز به روتایل را محدود و به تعویق میاندازد که به علت حضور/جانشینی یون Zr4+ در شبکه تیتانیا است. نتایج آنالیز جذب-واجذب نیتروژن BET-BJH نشان داد که غشای تولیدی ZrO2-TiO2 با غلظت زیرکونیم dwb% 30 و دمای عملیات حرارتی oC 500 دارای اندازه تخلخل nm 2/1 هستند. بعد از کاهش توسط اتمسفر هیدروژن، اثر ممانعتی دوپ کردن زیرکونیم بر روی استحاله فازی تضعیف شده و غشاهای Zr-TiO2 با ساختار بازتر و اندازه تخلخل بزرگتر nm 4/2 تولید شدند که نشان میدهد که اثر ممانعتی دوپ کردن زیرکونیم بر روی رشد بلوری و استحاله فازی آناتاز به روتایل برای ZrO2، Zro و Zr4+ (سه حالت شیمیایی از عنصر زیرکونیم) به ترتیب بهبود یافته است. در نهایت غشاهای نانوفیلتراسیون Zr-TiO2 با میزان نفوذپذیری آب برابر L/(m2 h bar) 10 تولید شدند. همچنین این غشاها دارای دفع یونی بالایی برای یونهای دو ظرفیتی (برای Mg2+ برابر 79%) و دفع یونی نسبتا پایینتری برای یونهای تک ظرفیتی (مانند Li+ حدود 42% و Na+ کمتر از 30 درصد) هستند.
المصادر:
Vandezande, L.E. Gevers, I.F. Vankelecom, Chemical Society Reviews, 37, 2008, 405.
Drioli, L. Giorno, E. Fontananova, "Membrane Science and Engineering", Amsterdam, Elsevier, 2017.
Van Gestel, C. Vandecasteele, A. Buekenhoudt, C. Dotremont, Journal of Membrane Science, 214, 2003, 21.
Larbot, S. Alami-Younssi, M. Persin, J. Sarrazin, L. Cot, Journal of membrane science, 97, 1994, 167.
Kuzniatsova, M. Mottern, K. Shqau, D. Yu, H. Verweij, Journal of Membrane Science, 316, 2008, 80.
Topuz, M. Ciftcioglu, Journal of sol-gel science and technology, 56, 2010, 287.
Puhlfur, A. Voigt, R. Weber, M. Morbe, Journal of Membrane Science, 174, 2000, 123.
Van Gestel, C. Vandecasteele, A. Buekenhoudt, C. Dotremont, J. Luyten, R. Leysen, B. Van der Bruggen, G. Maes, Journal of membrane science, 209, 2002, 379.
Van Gestel, D. Sebold, H. Kruidhof, H.J. Bouwmeester, Journal of Membrane Science, 1, 2008, 413.
Tsuru, D. Hironaka, T. Yoshioka, M. Asaeda, Desalination, 147, 2002, 213.
Tsuru, T. Sudoh, T. Yoshioka, M. Asaeda, Journal of Membrane Science, 185, 2001, 253.
Qi, L. Li, N. Xu, J.of sol-gel sci. and tech., 62, 2012, 208.
Baticle, C. Kiefer, N. Lakhchaf, A. Larbot, O. Leclerc, M. Persin, J. Sarrazin, Journal of membrane science, 135, 1997, 1.
Van Gestel, D. Sebold, H. Kruidhof, H.J. Bouwmeester, Journal of membrane science, 318, 2008, 413.
Van Gestel, D. Sebold, F. Hauler, W.A. Meulenberg, H.P. Buchkremer, Journal of Membrane Science, 359, 2010, 64.
Taavoni-Gilan, E. Taheri-Nassaj, M. Shamsipur, Journal of the Iranian Chemical Society, 15, 2018, 2759.
Blanc, A. Larbot, J. Palmeri, M. Lopez, L. Cot, Journal of Membrane Science, 149, 1998, 151.
Blanc, N. Hovnanian, D. Cot, A. Larbot, Journal of sol-gel science and technology, 17, 2000, 99.
Palmeri, P. Blanc, A. Larbot, P. David, Journal of Membrane Science, 179, 2000, 243.
Tsuru, H. Takezoe, M. Asaeda, AIChE Journal, 44, 1998, 765.
Tsuru, M. Miyawaki, T. Yoshioka, M. Asaeda, AIChE Journal, 52, 2006, 522.
Xu, M.A. Anderson, Journal of the American Ceramic Society, 77, 1994, 1939.
G. Guizard, A.C. Julbe, A. Ayral, Journal of Materials Chemistry, 9, 1999, 55.
Alphonse, A. Varghese, C. Tendero, J. Sol-Gel Sci. Technol., 56, 2010, 250.
Cordero-Cabrera, G. Walker, D. Grant, Journal of materials science, 40, 2005, 3709.
Li, T. White, S. Lim, Journal of solid state chemistry, 177, 2004, 1372.
Zaspalis, W. Van Praag, K. Keizer, J. Ross, A. Burggraaf, Journal of materials science, 27, 1992, 1023.
L. Martens, J. Motuzas, S. Smart, J.o.C. Diniz da Costa, Industrial & Engineering Chemistry Research, 57, 2018, 11381.
Chung, S. Lin, S. Cheng, K. Chuang, H. Wang, IET Micro & Nano Letters, 6, 2011, 494.
Mohammadi, D. Fray, A. Mohammadi, Microporous and Mesoporous Materials, 112, 2008, 392.
P. Cao, D. Li, W.H. Jing, W.H. Xing, Y.Q. Fan, Journal of Materials Chemistry, 22, 2012, 15309.
Hu, F. Li, Z. Fan, Bulletin of the Korean Chemical Society, 33, 2012, 1269.
C. Yu, J. Yu, W. Ho, Z. Jiang, L. Zhang, Chemistry of materials, 14, 2002, 3808.
L. Peng, M.M. Yao, F. Li, X.H. Sun, Particulate Science and Technology, 30, 2012, 81.
Anisah, W. Puthai, M. Kanezashi, H. Nagasawa, T. Tsuru, Journal of Membrane Science, 564, 2018, 691.
K. Nair, P. JagadeeshBabu, Advanced Science Letters, 24, 2018, 5764.
H. Nguyen, C.C. Fu, R.S. Juang, Journal of Cleaner Production, 202, 2018, 413
Taavoni-Gilan, E. Taheri-Nassaj, M. Shamsipur, Materials Technology, 32, 2017, 7.
Bu, M. Wen, H. Zou, J. Wu, P. Zhou, W. Li, Z. Ku, Y. Peng, Q. Li, F. Huang, Solar Energy, 139, 2016, 290.
Cai, X. Chen, Y. Wang, M. Qiu, Y. Fan, Microporous and Mesoporous Materials, 201, 2015, 202.
S. Anisah, M. Kanezashi, H. Nagasawa, T. Tsuru, Separation and Purification Technology, 212, 2019, 1001.
_||_
Vandezande, L.E. Gevers, I.F. Vankelecom, Chemical Society Reviews, 37, 2008, 405.
Drioli, L. Giorno, E. Fontananova, "Membrane Science and Engineering", Amsterdam, Elsevier, 2017.
Van Gestel, C. Vandecasteele, A. Buekenhoudt, C. Dotremont, Journal of Membrane Science, 214, 2003, 21.
Larbot, S. Alami-Younssi, M. Persin, J. Sarrazin, L. Cot, Journal of membrane science, 97, 1994, 167.
Kuzniatsova, M. Mottern, K. Shqau, D. Yu, H. Verweij, Journal of Membrane Science, 316, 2008, 80.
Topuz, M. Ciftcioglu, Journal of sol-gel science and technology, 56, 2010, 287.
Puhlfur, A. Voigt, R. Weber, M. Morbe, Journal of Membrane Science, 174, 2000, 123.
Van Gestel, C. Vandecasteele, A. Buekenhoudt, C. Dotremont, J. Luyten, R. Leysen, B. Van der Bruggen, G. Maes, Journal of membrane science, 209, 2002, 379.
Van Gestel, D. Sebold, H. Kruidhof, H.J. Bouwmeester, Journal of Membrane Science, 1, 2008, 413.
Tsuru, D. Hironaka, T. Yoshioka, M. Asaeda, Desalination, 147, 2002, 213.
Tsuru, T. Sudoh, T. Yoshioka, M. Asaeda, Journal of Membrane Science, 185, 2001, 253.
Qi, L. Li, N. Xu, J.of sol-gel sci. and tech., 62, 2012, 208.
Baticle, C. Kiefer, N. Lakhchaf, A. Larbot, O. Leclerc, M. Persin, J. Sarrazin, Journal of membrane science, 135, 1997, 1.
Van Gestel, D. Sebold, H. Kruidhof, H.J. Bouwmeester, Journal of membrane science, 318, 2008, 413.
Van Gestel, D. Sebold, F. Hauler, W.A. Meulenberg, H.P. Buchkremer, Journal of Membrane Science, 359, 2010, 64.
Taavoni-Gilan, E. Taheri-Nassaj, M. Shamsipur, Journal of the Iranian Chemical Society, 15, 2018, 2759.
Blanc, A. Larbot, J. Palmeri, M. Lopez, L. Cot, Journal of Membrane Science, 149, 1998, 151.
Blanc, N. Hovnanian, D. Cot, A. Larbot, Journal of sol-gel science and technology, 17, 2000, 99.
Palmeri, P. Blanc, A. Larbot, P. David, Journal of Membrane Science, 179, 2000, 243.
Tsuru, H. Takezoe, M. Asaeda, AIChE Journal, 44, 1998, 765.
Tsuru, M. Miyawaki, T. Yoshioka, M. Asaeda, AIChE Journal, 52, 2006, 522.
Xu, M.A. Anderson, Journal of the American Ceramic Society, 77, 1994, 1939.
G. Guizard, A.C. Julbe, A. Ayral, Journal of Materials Chemistry, 9, 1999, 55.
Alphonse, A. Varghese, C. Tendero, J. Sol-Gel Sci. Technol., 56, 2010, 250.
Cordero-Cabrera, G. Walker, D. Grant, Journal of materials science, 40, 2005, 3709.
Li, T. White, S. Lim, Journal of solid state chemistry, 177, 2004, 1372.
Zaspalis, W. Van Praag, K. Keizer, J. Ross, A. Burggraaf, Journal of materials science, 27, 1992, 1023.
L. Martens, J. Motuzas, S. Smart, J.o.C. Diniz da Costa, Industrial & Engineering Chemistry Research, 57, 2018, 11381.
Chung, S. Lin, S. Cheng, K. Chuang, H. Wang, IET Micro & Nano Letters, 6, 2011, 494.
Mohammadi, D. Fray, A. Mohammadi, Microporous and Mesoporous Materials, 112, 2008, 392.
P. Cao, D. Li, W.H. Jing, W.H. Xing, Y.Q. Fan, Journal of Materials Chemistry, 22, 2012, 15309.
Hu, F. Li, Z. Fan, Bulletin of the Korean Chemical Society, 33, 2012, 1269.
C. Yu, J. Yu, W. Ho, Z. Jiang, L. Zhang, Chemistry of materials, 14, 2002, 3808.
L. Peng, M.M. Yao, F. Li, X.H. Sun, Particulate Science and Technology, 30, 2012, 81.
Anisah, W. Puthai, M. Kanezashi, H. Nagasawa, T. Tsuru, Journal of Membrane Science, 564, 2018, 691.
K. Nair, P. JagadeeshBabu, Advanced Science Letters, 24, 2018, 5764.
H. Nguyen, C.C. Fu, R.S. Juang, Journal of Cleaner Production, 202, 2018, 413
Taavoni-Gilan, E. Taheri-Nassaj, M. Shamsipur, Materials Technology, 32, 2017, 7.
Bu, M. Wen, H. Zou, J. Wu, P. Zhou, W. Li, Z. Ku, Y. Peng, Q. Li, F. Huang, Solar Energy, 139, 2016, 290.
Cai, X. Chen, Y. Wang, M. Qiu, Y. Fan, Microporous and Mesoporous Materials, 201, 2015, 202.
S. Anisah, M. Kanezashi, H. Nagasawa, T. Tsuru, Separation and Purification Technology, 212, 2019, 1001.