بررسی اثر افزودنی لیتیم کلرید و دمای حمام انعقاد بر ساختار و عملکرد غشاهای PVDF

نویسندگان

تبریز، دانشگاه صنعتی سهند، دانشکده مهندسی شیمی، صندوق پستی 1996-51335

چکیده

غشاهای پلی‌­وینیلیدن فلوئورید (PVDF) به دلیل استحکام مکانیکی و شیمیایی زیاد و پایداری گرمایی شایان توجه در مقایسه با سایر غشاهای پلیمری کاربرد گسترده­ ا­­ی در فرایندهای میکروفیلترکردن و فرافیلترکردن دارند. مهم­‌ترین روشی که برای ساخت غشاهای PVDF به­‌کار می‌­رود، روش جدایی فاز با القای ضدحلال است. ساختار غشاهای پلیمری تهیه شده به این روش وابسته به عوامل متعددی از جمله ترکیب درصد پلیمر درمحلول اولیه، وزن مولکولی پلیمر، نوع و دمای حمام انعقاد، نوع حلال و نیز وجود افزودنی در محلول اولیه است. در پژوهش حاضر، اثر دمای حمام انعقاد و افزودنی لیتیم کلرید بر ساختار و عملکرد غشاهای PVDF بررسی شد. از نرمال متیل 2-پیرولیدن (NMP) و آب به ترتیب به­ عنوان حلال و حمام انعقاد استفاده شد. برای تعیین مشخصات غشاهای ساخته شده از روش­‌های گوناگون از جمله تصویربرداری میکروسکوپ الکترونی پویشی، آزمون استحکام مکانیکی، آزمون تراوایی آب خالص و آزمون تعیین شعاع متوسط حفره‌­ها استفاده شد. همچنین برای تعیین عملکرد غشاها، جداسازی محلول هیومیک اسید  به­ عنوان ماده زیستی شاخص آلاینده در آب­‌های سطحی بررسی شد. نتایج به­‌دست آمده نشان می­‌دهد، در دمای مشخصی از حمام انعقاد، وجود افزودنی LiCl باعث افزایش تعداد و اندازه متوسط شعاع حفره­‌های سطحی غشاها شده و در نتیجه مقدار تراوایی آب خالص افزایش اما استحکام مکانیکی و مقدار پس­‌زنی هیومیک اسید کاهش می­‌یابد. افزون بر این مشاهده شد، در هرغلظتی از لیتیم کلرید افزایش دمای حمام انعقاد باعث کاهش اندازه درشت حفره‌­ها در ساختار غشاها و در نتیجه افزایش مقاومت استحکام غشاها و مقدار پس‌­زنی هیومیک اسید می­‌شود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

The Effect of LiCl and Coagulation Bath Temperature on the Structure and Performance of PVDF Membranes

نویسندگان [English]

  • Marzieh Sedaghat
  • Reza Yegani
  • Yoones Jafarzadeh
  • Akram Tavakoli
Faculty of Chemical Engineering, Sahand University of Technology, P.O. Box: 51335-1996,Tabriz, Iran
چکیده [English]

Polyvinylidene fluoride (PVDF) membranes are widely used in microfiltration and ultrafiltration processes for their excellent mechanical and chemical resistance and thermal stability in comparison with other polymeric membranes. Non-solvent induced phase separation (NIPS) is the most important method by which the PVDF membranes are prepared. The structure of the membranes prepared by NIPS method depends on different parameters including the concentration of the polymer solution, polymer molecular weight, the composition and temperature of coagulation bath, type of solvent and the presence of additives in the initial solution. In the present work, the effects of coagulation bath temperature and LiCl content of the dope solution were studied with respect to the structure and performance of PVDF membranes. N-Methyl-2-pyrrolidone and water were used as solvent and coagulation bath, respectively. A set of analytical techniques including: scanning electron microscopy, mechanical test, pure water permeability and mean pore radius of pores was used to characterize the membranes. Moreover, the separation of humic acid, a main biological contaminant in surface water resources, was studied to determine membranes performance. The results show that at constant coagulation bath temperature, presence of LiCl in the dope solution increased the number as well as the mean pore radius of the pores at the surface of membranes and consequently, pure water permeability of the membranes was increased, whereas, the mechanical strength and humic acid rejection of the membranes were dropped. Moreover, at a constant content of LiCl, increasing the coagulation bath temperature decreased the size of macrovoids so that the mechanical strength as well as humic acid rejection of the membranes was increased.

کلیدواژه‌ها [English]

  • PVDF membrane
  • LiCl additive
  • microfiltration
  • nonsolvent induced phase separation
  • humic acid