علی اشرف درخشان

چکیده با توجه به افزایش بحران انرژی، آلودگی‌های زیست‌محیطی ناشی از سوخت‌های فسیلی و همچنین نیاز روزافزون به تصفیه فاضلاب، سلول‌های سوختی میکروبی (MFCs) به عنوان یکی از سیستم‌های بیوالکتروشیمیایی مورد توجه بسیاری از پژوهشگران قرار گرفته‌اند. این سیستم‌ها به دلیل توانایی تولید همزمان انرژی الکتریکی و تصفیه فاضلاب، به عنوان فناوری‌هایی پایدار و دوستدار محیط زیست شناخته می‌شوند. در این میان، غشاهای تبادل پروتون (PEMs) به عنوان یکی از اجزای کلیدی MFC نقش مهمی در انتقال پروتون، جلوگیری از عبور اکسیژن و بهبود عملکرد کلی سیستم ایفا می‌کنند؛ از این رو اصلاح و بهبود ویژگی‌های این غشاها از اهمیت بالایی برخوردار است. در پژوهش حاضر، از عصاره گیاه اکالیپتوس به عنوان یک افزودنی زیست‌پایه طبیعی برای اصلاح غشاهای پلی‌اتر سولفون سولفونه شده (SPES) استفاده شد. غشاهای اصلاح‌شده در سه درصد وزنی مختلف شامل 0.5، 1 و 1.5 درصد تهیه و عملکرد آن‌ها با غشای فاقد افزودنی مقایسه گردید. به منظور بررسی ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی غشاها، آنالیزهای مختلفی شامل FTIR، ATR-FTIR، SEM، جذب آب (WU)، زاویه تماس آب (WCA)، ظرفیت تبادل کاتیونی (CEC) و آنالیز اکسیژن محلول (DO) انجام شد. همچنین عملکرد الکتروشیمیایی غشاها از طریق بررسی منحنی‌های پلاریزاسیون، چگالی توان، چگالی جریان، راندمان حذف COD و بازده کولمبیک (CE) مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج به‌دست‌آمده نشان داد که حضور عصاره اکالیپتوس در ساختار غشا موجب بهبود خواصی نظیر آب‌دوستی، ظرفیت تبادل یونی و کاهش عبور اکسیژن شد. همچنین تصاویر SEM بیانگر ایجاد ساختاری متراکم‌تر و یکنواخت‌تر در غشاهای اصلاح‌شده نسبت به غشای خام بودند. در میان تمامی غشاهای تهیه‌شده، غشای حاوی 1 درصد وزنی عصاره اکالیپتوس بهترین عملکرد را از خود نشان داد؛ به‌طوری‌که بیشترین چگالی توان و چگالی جریان به ترتیب برابر با 193.4 میلی‌وات بر متر مربع و 716.2 میلی‌آمپر بر متر مربع برای این غشا به‌دست آمد. علاوه بر این، بالاترین راندمان حذف COD و بازده کولمبیک نیز مربوط به همین غشا بود که به ترتیب برابر با 89.16 و 76.11 درصد محاسبه شد. در مجموع، نتایج این مطالعه نشان داد که استفاده از عصاره اکالیپتوس می‌تواند به طور موثری عملکرد غشاهای SPES را در سلول‌های سوختی میکروبی بهبود بخشد و گزینه‌ای مناسب برای توسعه غشاهای تبادل پروتون پایدار، کم‌هزینه و دوستدار محیط زیست در کاربردهای بیوالکتروشیمیایی باشد.      

   در این پژوهش، داده‌های جذب–واجذب چارچوب فلزی–آلی MIL-101(Cr) و نمونه‌های اصلاح‌شده آن با مایعات یونی به‌صورت تحلیلی بررسی شد. ایزوترم‌های کلاسیک و مدل‌های توسعه‌یافته بر داده‌های تجربی جذب نیتروژن و کربن‌دی‌اکسید اکسید با استفاده از نرم‌افزار پای گپ اعمال گردید تا پارامترهای سطحی و ساختاری شامل مساحت سطح ویژه، حجم و توزیع اندازه حفرات تعیین شوند. برای محاسبه سطح ویژه از روش‌های لانگمویر، BET و t-plot استفاده شد. مقایسه نتایج نشان داد که مدل BET تطابق بهتری با داده‌های مرجع دارد، زیرا جذب را به‌صورت چندلایه‌ای در نظر می‌گیرد، درحالی‌که مدل لانگمویر تنها بر پایه جذب تک‌لایه‌ای استوار است. علاوه بر این، تحلیل t-plot نیز هم‌خوانی مطلوبی با داده‌ها نشان داد. نتایج آشکار ساخت که اصلاح MIL-101(Cr) با مایع یونی موجب کاهش مساحت سطح ویژه و حجم حفرات می‌شود که ناشی از انسداد نسبی حفرات و تغییر در ساختار متخلخل است. همچنین براساس تحلیل ایزوترم‌ها و روش PSD مشخص شد که نمونه‌ها دارای ماهیت میکروحفره‌ای هستند و داده‌های به‌دست‌آمده برای حجم و مساحت سطح نشان داد که تطابق خوبی با معادلات مرجع گزارش‌شده در ادبیات دارند.

   آلودگی منابع آبی ناشی از فاضلاب‌های صنعتی حاوی ترکیبات آلی پایدار، به یکی از چالش‌های جدی زیست‌محیطی تبدیل شده است. روش‌های متداول تصفیه و غشاهای پلیمری رایج مانند پلی‌اتر سولفون (PES) با مشکلاتی نظیر گرفتگی و کارایی محدود در حذف آلاینده‌های مقاوم روبرو هستند. این پژوهش با هدف تهیه یک غشای فتوکاتالیستی نوین از طریق اصلاح سطح با عملکرد برتر و خاصیت خودتمیزشوندگی انجام شد. در این راستا، سطح غشاهای پلی‌اتر سولفون با استفاده از نانوگل فتوکاتالیستی TiO?-کلروفیل پوشش داده شد تا محدودیت فعالیت TiO? در ناحیه فرابنفش برطرف شده و از نور مرئی خورشید برای فعال‌سازی آن استفاده گردد. در این مطالعه، ابتدا نانوگل TiO?-کلروفیل به روش شیمیایی سنتز شد. سپس سطح غشاهای پایه PES   با استفاده از سوسپانسیون‌های آبی حاوی نسبت‌های مختلف (0.01 تا 0.03 درصد وزنی) از این نانوگل، از طریق لایه‌نشانی (Coating) اصلاح گردید. مشخصه‌یابی نانوکامپوزیت و غشاهای اصلاح‌شده با استفاده از آنالیزهای تبدیل فوریه مادون قرمز (FTIR)، طیف‌سنجی بازتابی نشر (DRS)، میکروسکوپ الکترونی پاششی (SEM) و میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) انجام شد. عملکرد غشاها از نظر شار آب خالص، راندمان حذف آلاینده (رنگ مستقیم)، مقاومت در برابر گرفتگی و قابلیت استفاده مجدد ارزیابی گردید. نتایج نشان داد که اصلاح سطح با فتوکاتالیست سنتزشده باعث افزایش چشمگیر آبدوستی سطح غشا (کاهش زاویه تماس از 74 به 54 درجه) شد. در غشای بهینه (M-0.02)، شار آب خالص را از 17.7 به 50.8 L/m²·h افزایش یافت و راندمان حذف رنگ تحت نور مرئی به 93% رسید، در حالی که این راندمان در شرایط تاریکی تنها 64% بود. این تفاوت بیانگر سهم قابل توجه فتوکاتالیز در فرآیند حذف است. این غشا همچنین شاخص بازیافت شار (FRR) بالای 85% را نشان داد که بیانگر خاصیت ضدرسوب عالی آن است. نتایج آزمون‌های پایداری نیز نشان‌دهنده خاصیت خودتمیزشوندگی و عملکرد پایدار لایه فتوکاتالیستی در چرخه‌های استفاده متوالی بود. به طور کلی، نتایج این پژوهش نشان می‌دهد که اصلاح سطح غشای PES با نانوگل TiO?-کلروفیل، راهکاری پایدار، زیست‌سازگار و کارآمد برای تصفیه موثر فاضلاب‌های صنعتی، به‌ویژه فاضلاب‌های رنگی، به شمار می‌رود.

غشاهای پلیمری نانوفیلتراسیون توانایی چشمگیری در دفع فلزات سنگین از پساب‌ها از خود نشان داده‌اند. با این حال، رسوب‌گرفتگی به عنوان یک چالش کلیدی، منجر به افت عملکرد این غشاها می‌شود. این پژوهش به بررسی اصلاح غشاهای نانوفیلتراسیون پلی‌آکریلونیتریل با استفاده از حلال یوتکتیک عمیق ال منتول:اتیلن گلیکول   با هدف کاهش گرفتگی و افزایش شارعبوری از غشا اختصاص یافته است. به وسیله ی آنالیز مادون قرمز تبـدیل فوریه (FT-IR)و پـراش اشـعه ایکـس (XRD) از DES و غشاهای اصلاح شده ی حاصل وجـود گـروه هـای عاملی آب دوست را تایید کرد. با تصاویر میکروسکوپ الکترونی تابشی (SEM)و طیف سنجی پراش اشـعه ایکس (EDX)برای بررسی ریخت شناسی، تخلخل، اندازه ی حفره ها و زاویه تماس آب پرداخته شد. غشاهای اصلاح شده به واسطه آب دوستی نانو ذرات زاویه تماس قطرات آب کمتری از غشای ساده دارنـد و این مقدار از ??.? درجه غشای ساده به مقدار ??.? درجه در غشای اصلاح شـده بـا ?.? درصـد نـانوذره رسیده است. به علاوه در این غشاها انـدازه حفـرات بـه میـزان چشـمگیری افزایش یافته است و همین امرموجب بهبود شار غشاها شـده و غشـای PAN/DES0.3 ، بـا ?/? درصـد وزنـی حلال یوتکتیک عمیق، بالاترین شار، نسبت بازیابی و کمترین میزان گرفتگی را از خود نشان داد. غشای PAN/DES 0.3 با 98.11 و 96.43 درصد به ترتیب برای Pb2+ و Mn2+، بیشترین حذف یون‌های فلزات سنگین را نشان داد و کمترین حذف یون‌های فلزات سنگین با 38.82 و 36.1 درصد   

   I sincerely thank God, Merciful and Almighty, for the divine guidance and i  iration that enabled me to pursue this path and reach this academic level. I sincerely thank my supervisors, Prof Ali Akbar Zinatizadeh, and Dr. Sirus Zinadini, as well as my advisers, Dr. Sara Ivani, and Dr. Mehdi Khiadani, for their invaluable support and insightful recommendations throughout this project, which significantly contributed to its success. I sincerely thank the referees for their thorough review of this thesis and my supportive friends and colleagues for the enjoyable moments we shared. It is worth mentioning that the completion of this thesis owes to the knowledge, patience, and extraordinary attention of these magnanimous professors, and I once again thank them. And I am thanking God for putting these magnanimous professors on the path to completion of this project. And in the end, I sincerely appreciate my parents for their massive support at all stages of life.   

   حذف همزمان کربن و مواد مغذی (CNP) در یک بیوراکتور واحد از نظر حجم راکتور و مصرف انرژی از اهمیت بالایی برخوردار است.از این رو، در این مطالعه، دو راکتور زیستی لجن فعال (AS) و لجن فعال با رشد چسبیده ثابت (IFAS) با پیکر­بندی تقسیم بندی شده، جهت حذف همزمان کربن و مواد مغذی از پساب سنتزی رب گوجه فرنگی و در نهایت مقایسه عملکرد دو راکتور مذکور به کار گرفته شد. در این مطالعه تاثیر دو متغیر مستقل بر عملکرد بیوراکتورها مورد بررسی قرار گرفت. برای ارزیابی عملکرد فرآیند هشت پاسخ مختلف در طول 13 اجرا در شرایط آزمایشی مختلف طراحی شده توسط نرم افزار Design Expert Software ارزیابی شد. تاثیر دو متغیر مستقل شامل زمان ماند هیدرولیک   (HRT)، سرعت جریان هوا (AFR) بر عملکرد بیوراکتور از نظر حذف اکسیژن محلول شیمیایی (COD)، حذف نیتروژن کل (TN)، پساب   -NO3، حذف N-NH4 و کدورت پساب بررسی شد. HRT های 4، 8, 12 ساعت و AFR های 2، 3 و 4 لیتر در دقیقه برای مدل­سازی عملکرد بیوراکتور مورد بررسی قرار گرفت. بازده حذف PO4،   COD، TN وN-NH   در شرایط بهینه با HRT 12ساعت و AFR 3 لیتر در دقیقه برای راکتور AS به ترتیب17.89 و   92.94 و 50.069 و 50.423درصد بود که این بازده حذف در راکتور IFAS به ترتیب88.91 و98.85 و40.75 و30.97 درصد بود. برای بررسی پایداری عملکرد دو راکتور مذکور تحت شرایط بهینه به‌دست ‌آمده هر دو راکتور به مدت یک ماه مورد بررسی قرار گرفتند، که بیوراکتورها عملکرد تقریباً پایداری از خود نشان دادند. نتایج نشان داد که راندمان حذف COD در هردو راکتور به دلیل ساختار منحصر به فرد راکتور مورد استفاده بالای 90 درصد بود، در حالی که حذف مواد مغذی تابع شرایط آزمایش بود. با بررسی کلی نتایج به دست آمده می­توان نتیجه گرفت که اولا ساختار منحصر به فرد راکتور مورد استفاده نقطه قوت اصلی این مطالعه است که سبب بالا بردن کارایی هردو حالت راکتور شد. ثانیا از مقایسه کلی داده­ها نتیجه گرفت که علاوه بر ثابت بودن شرایط حاکم بر هردو راکتور و کارایی بالای هردو، می­توان با اختلافی چشمگیر به برتری نسبی راکتور IFAS اذعان داشت.   

 .

   هدف اصلی این پایان نامه تهیه غشاهای نانوفیلتراسیون (NF) با شار آب خالص و خاصیت ضد گرفتگی بالا و به کارگیری آن ها برای رنگ زدایی فاضلاب می باشد. برای دستیابی به این هدف، پتانسیل استفاده از نقاط کوانتومی کربنی(CQD) به عنوان یک نانو ذره آب دوست برای تقویت غشاهای نانوفیلتراسیون بر پایه پلی اترسولفون (PES) مورد بررسی قرار گرفت. ابتدا   نقاط کوانتومی کربنی مورد نظر از ویناس تولیدی ازکارخانه تولید خمیر مایه (CQD-V) به روش حلال گرمایی (Solvothermal) سنتز شد. CQD-V سنتز شده از نظر اندازه ذرات، خصوصیات مورفولوژیکی، ساختاری و فلورسانس مورد بررسی قرار گرفت. وجود گروه ‌های عاملی آب دوست در سطح CQD-V سنتز شده توسط طیف سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز (ATR-FTIR) اثبات شد. از پراش پرتو ایکس (XRD) برای نشان دادن ساختار کریستالی و از پراکندگی دینامیکی نور(DLS) جهت اندازه گیری و ارزیابی توزیع اندازه ذرات CQD-V استفاده شد. همچنین از طیف سنجی فوتولومینسانس(PL) جهت بررسی خاصیت فوتولومینسانسی و نوری CQD-V سنتز شده استفاده شد. با استفاده از روش وارونگی فاز، غشاهای نانوکامپوزیتی حاوی درصد وزنی های مختلفی از CQD-V ساخته شدند. مورفولوژی مقطع عرضی و ساختار غشاها به کمک آنالیز SEM رصد شد. زبری سطح غشاها به کمک آنالیز میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) تعیین شد. میزان آب دوستی سطح غشاء به کمک آزمون زاویه تماس و تخلخل غشاء بررسی شد. عملکرد غشاء نانوفیلتراسیون با اندازه گیری شار آب خالص(PWF)، توانایی حذف رنگ، میزان گرفتگی و نسبت بازیابی شار(FRR) بررسی شد. شارآب خالص غشاهای نانوکامپوزیت پس از افزودن CQD-V به محلول ریخته‌گری، به دلیل آب دوستی بالاتر غشاهای آماده شده به طور قابل توجهی بهبود یافت و بالاترین شار برای غشای 1 درصد وزنی CQD-V (Kg/m2 .h 95/115) بدست آمد. نتایج زاویه تماس افزایش آب دوستی غشاهای اصلاح شده را تایید کرد. علاوه بر این، نتایج نشان داد که غشای 1 درصد وزنی   CQD-V دارای بالاترین تخلخل است. عملکرد غشاهای نانوفیلتراسیون ساخته شده با بررسی حذف رنگ Direct Red 23   انجام شد. تمامی غشاها حذف رنگ را بالای 97 درصد نشان دادند و حداکثر راندمان حذف برای غشای 07/0 درصد وزنی CQD-V (67/98 درصد) به دست آمد. بررسی مقاومت در برابر گرفتگی غشاها در برابر شیر خشک به عنوان عاملی برای گرفتگی نشان داد که غشاء 1/0 درصد وزنی CQD-V با نسبت بازیابی شار 26/99 درصد در مقایسه با غشای اصلاح نشده (53/62) خواص ضد گرفتگی بهتری دارد. همچنین این غشاء پایداری عملکرد مناسبی را در طول پنج چرخه فیلتراسیون با محلول شیرخشک نشان داد. به علاوه، کمترین مقدار زبری برای غشاء 1/0 درصد وزنی CQD-V مشاهده شد به گونه ای که میانگین زبری   از 20/7 نانومتر برای غشای اصلاح نشده به 53/2 نانومتر برای غشای 1/0 درصد وزنی CQD-V کاهش یافت. با توجه به نتایج به دست آمده، غشاء 1/0 درصد وزنی CQD-V به عنوان غشای بهینه انتخاب شد. به منظور بررسی تاثیر دو متغیر موثر بر فرآیند جداسازی شامل غلظت رنگ خوراک اولیه از فاضلاب کارخانه تولید شیرین بیان و فشار عملیاتی، روی پاسخ های فرآیندی شامل شار آب خالص، FRR ، راندمان حذف COD و حذف رنگ از نرم افزار طراحی آزمایش ((Design Of Experiment, ver.12.0. استفاده شد. مقادیر راندمان حذف COD، حذف رنگ، FRR و شار به ترتیب 50/79 درصد، 90/83   درصد، 92/89   درصد وKg/m2h   09/62 در شرایط عملیاتی بهینه (فشار 4 بار و غلظت رنگ خوراک اولیه 200 میلی گرم بر لیتر) به دست آمد. داده های حاصل از این مطالعه نشان دادند که غشاهای ساخته شده برای فناوری نانوفیلتراسیون در جهت بهبود شار، گرفتگی و حذف رنگ بسیار کارآمد بوده است. همچنین این مطالعه یک رویکرد مثبت اقتصادی را در تبدیل ویناس به عنوان یک پسماند صنعتی به مواد افزودنی مفید برای بهبود عملکرد جداسازی غشایی نشان داد.

چکیده آب یک منبع حیاتی برای انسان، هم برای مصرف آن و هم برای تولید کالاها است، امروزه با پیشرفت سریع صنایع آلودگی آب­ها به فلزات­سنگین به یکی از مهمترین   مشکلات زیست محیطی و یکی از اهداف مهم تصفیه پساب تبدیل شده است. در میان روش‌های تصفیه­، فیلتراسیون­غشایی توجه بسیاری را به خود جلب­کرده­است. در این مطالعه ساخت و بررسی غشاهای نانوکامپوزیت بر پایه پلی اترسولفون با استفاده از فرایند وارونگی فازی و با افزودن نانوذرات کربن نیترید گرافیتی و نانوذرات عامل دار شده با سالسیل آلدهید، ایندیگو و ایندیگوکارمین انجام گرفته است. هدف ازین مطالعه، بررسی تاثیر افزودن نانوذرات برمیزان حذف فلز سنگین و ویژگی های ضد گرفتگی است. آنالیزهای طیف سنجی مادون قرمز فوریه، پراش اشعه ایکس، میکروسکوپ الکترون روبشی برای بررسی ساختار نانوذرات و اطمینان از عامل­دار شدن نانوذرات انجام شدند. همچنین آنالیزهای میکروسکوپ الکترون روبشی، زاویه تماس واندازه­گیری تخلخل و اندازه متوسط منافذ غشا به منظور بررسی ساختار غشاهای نانوکامپوزیت ساخته شده انجام گرفت. غشاهای ساخته شده از نظر شار آب خالص، توانایی پس زنی یون­های فلز سنگین Cu+2 و ویژگی های ضد گرفتگی و نسبت بازیابی شار در برابر محلول شیر خشک مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان­دهنده افزایش میزان آبدوستی ونفوذپذیری آب خالص غشاهای نانوکامپوزیت ساخته شده با افزودن نانوذرات، به دلیل وجود گروه­های عاملی آب­دوست بر روی سطح آن­ها است. تصاویرآنالیز میکروسکوپ الکترون روبشی سطحی و سطح مقطع عرضی از غشاهای نانوکامپوزیت ساخته شده نشان می­دهند که همه­ی غشاهای ساخته شده، دارای ساختار نامتقارن، با لایه بالایی فشرده، نازک و متراکم و لایه پایینی متخلخل وحفره دار با ساختارها ی انگشت مانند هستند. نتایج مربوط به فیلتراسیون محلول مس نیترات فلزی نشان داد که غشاهای نانوکامپوزیت حاوی 5/0% وزنی g-C3N4/Indigo و   g-C3N4/IndigoCarmin به ترتیب بازده حذف 97.43% و98.35% و غشا حاوی 5/1% وزنی g-C3N4/Salicylaldehyde ،%98.05 حذف یون مس را نشان دادندکه نسبت به غشا پلی اتر سولفون خالص و غشا نانوکامپوزیت حاوی نانوذره اصلاح نشده با 37.23% و70.65% حذف، بازدهی بسیار بهتری داشتند و این عملکرد بسیار مناسب غشاهای نانوفیلتراسیون اصلاح شده رانشان می­دهد. همچنین درصد بازیابی شار 86.58% و90.16%و 79.93% به ترتیب برای غشاهای نانوکامپوزیت حاوی 5/1% وزنی g-C3N4/Salicylaldehyde و5/0% وزنی   g- C3N4/IndigoCarminو g-C3N4/Indigoبدست آمد که نسبت به غشا پلی اترسولفون خالص با 61.44% بازیابی شار، خواص ضد گرفتگی بهتری را نشان دادند. واژگان کلیدی: فیلتراسیون غشایی، کربن نیترید گرافیتی، تصفیه پساب،   خواص سطحی، ضدگرفتگی   

  چکیدهدر حال حاضر، سوخت های فسیلی منبع اصلی تامین انرژی در جهانهستند. اما به دلیل نیاز روز افزون به انرژی و محدودیت منابع فسیلی و آلودگی هایزیست محیطی ناشی از سوزاندن آنها، تمایل برایاستفاده از انرژی های پاک مانند انرژی خورشیدی، بادی، زمین گرمایی، هیدروژنی وزیست توده به جای سوخت های فسیلی افزایش یافته است. زیست توده چهارمین منبع بزرگانرژی در جهان است و حدود 14 درصد انرژی جهانرا تامین می کند و تولید انرژی از این مواد تجدید پذیر باعث کاهش انتشار دی اکسیدکربن در جو می شود. پیل سوختی میکروبی (MFC) یک سیستمالکتروشیمیایی زیستی   (BES)است و میتواند از باکتری های موجود در فاضلاب به عنوان کاتالیزور استفاده کند و در عین حال، علاوه برتولید الکتریسیته، فاضلابرا نیز تصفیه کند. البتهتولید الکتریسیته،مهم ترین کاربرد MFCاست. اما،میزان تولید این انرژی در MFC کماست و برای حل این مشکل،روش های گوناگونی مانند استفاده از نانو ذرات مختلف برای افزایش میزان الکتریسیتهتولید شده و رسانایی پروتون و راندمان کولمبیک بالاتر و کاهش هزینه های ساخت نسبتبه غشای تجاری نفیون مورد استفاده قرار می گیرد. بنابراین، هدف اصلی این مطالعه ساخت و اصلاح یکغشای مقرون به صرفه مبادله پروتون مبتکرانه برای بهبود انتقال پروتون، افزایشتولید توان و راندمان کولمبیک است. لذا در این مطالعه، غشاهای نانوکامپوزیت EP-PWA/SPESبا بارگذاری درصد های مختلف (wt.% 0.1، 0.3، 0.5، 1 و 5ـ1) از نانوذرات جدید EP-PWA ، سنتز و مشخصشدند. تجزیه و تحلیل EDAX،MAP ،FT-IR ،SEM ، XRD و CA برای بررسی عملکردنانوذره روی غشاهای سنتز شده با درصد های مختلف، انجام شد. نتایج نشان داد که نانوذرهEP-PAWاز عملکرد بسیارخوبی برخوردار است. عملکرد غشاهای ساخته شده در MFCاز نظر میزان چگالی توان، حذف COD، جذب آب و بازدهکولمبیک مورد بررسی قرار گرفت. نتایج تجربی نشان داد که غشا   ESبا 0.5 درصد وزنیاز نانوذره EP-PWA به عنوان غشابهینه انتخاب شد و حداکثر چگالی توان، حذف COD، راندمان کولمبیک وجذب آب را به ترتیب mW.m-2 107.69،% 90.79، % 65.18 و79.85%   نشان داد.خواص مشاهده شده بیانگر چگالی توان، جذب آب و راندمان کولمبیک بالاتر و نفوذپذیریاکسیژن کمتر در غشاهای سنتز شده نسبت به غشای تجاری نفیون 117 بود. نتایج بدستآمده نشان داد که غشای بهینه M3  (EP-PWA/SPES 0.5 wt.%)با توجه به افزایش کارایی سیستم و کاهشبسیار چشمگیر در هزینه های ساخت آن، پتانسیل لازم برای بهبود میزان قابل توجهی در بهرهوری سلسوختی میکروبی (MFC) را دارد.

-2 35 و 69 درصد است. خواص مشاهده شده نشان داد که غشاهای ساخته شده دارای خاصیتضدگرفتگی، نفوذپذیری کم اکسیژن، تولید توان بالا، و بازده کولمبی می باشد که نشانمیدهد غشاء 1wt. %Pu-HPCP/SPES پتانسیلقابل توجهی برای بهره وری MFCها را دارد.   

[1]و فلز سریم[2] و ترکیب طبیعی کورکومین[3]   به شکل کامپوزیت استفاده شد. با واکنش زئولیت و محلول تیتانیوم بوتوکسید[4]، نانوذره TiO2 لایه نشانی شده و سپس با استفاده از نمک سریم نیترات 6 آبه[5]، فلز سریم روی آن تثبیت ‌گردید. راکتور فتوکاتالیستی از نوع دوغابی بود و در حضور نور مرئی با لامپ زنون آزمایش‌ها انجام شد. با استفاده از آنالیزهای FESEM, FT-IR, XRD, DRS, PL, TGA   و پتانسیل زتا ریخت‌شناسی و تجزیه و تحلیل شیمیایی، ارزیابی شد. کارایی این سیستم با در نظر گرفتن شرایط عملیاتی شامل غلظت فلز سریم، میزان بارگیری فتوکاتالیست، غلظت اولیه آلاینده و pH محلول آلاینده/فتوکاتالیست، روی سرعت واکنش تخریب ماده آلاینده و کاهش بار آلایندگی کلی محلول، مورد بررسی قرار گرفت و شرایط بهینه به دست آمد. همچنین، عملکرد سیستم هم‌زمان در حذف رنگ متیلن بلو با فرآیندهای جذب سطحی و فتوکاتالیستی به طور منفرد مقایسه گردید. با استفاده از روش اسپکتروفتومتری بیشترین میزان حذف رنگ در غلظت خوراک5 ppm   و برای غلظت فتوکاتالیست   g/L5/2 در pH =11 طی 120 دقیقه واکنش به دست آمد. در نهایت، نتایج حذف رنگ در فرآیند فتوکاتالیستی 11 %، در فرآیند جذب سطحی 32 %، و در فرآیند هم‌زمان جذب سطحی/ فتوکاتالیستی 96 % بود. [1] Titanium dioxide [2] Cerium [3] Curcumin [4] Titanium(IV) butoxide

چکیدههدف برجسته ی این پایاننامه، افزایش عبوردهی و کاهش گرفتگی غشاهای نانوفیلتراسیون پلی اترسولفون بااستفاده از شیمی دی آزونیوم است. درقسمت اول، پیوند براساس دی آزونیوم به منظورعامل دار کردن غشای پلی اتر سولفون از طریق پیوند کوولانسی الیگومرهای آنیلین مورداستفاده قرارگرفت. این فرایند شامل کاهش تدریجی نمک های الیگومر دی آزونیوم است کهنهایتاُ منجر به تشکیل یک لایه ابر آبدوست از الیگومرهای شاخه ای آنیلین روی سطحغشا میشود. غشای اصلاح شده ی الیگومری عملکرد فوق العاده ای را در فلاکس آب تراوشیافته(??.? کیلوگرم بر مترمربع در دقیقه)، نسبت فلاکس ریکاوری (???) و گرفتگی برگشتناپذیر(?.?) پس از گرفتگی با محلول پودر شیرخشک در غلظت (???? میلی گرم بر لیتر)پس از ?? دقیقه از خود نشان داد، که تمامی این نتایج مبین توانایی فوق العاده یغشای مذکور در ارائه ی رفتار ضد گرفتگی میباشد. غشای اصلاح شده الیگومریابرآبدوستی منحصربفردی را با نمایش زاویه تماس صفر ارائه داد، همچنین شایان به ذکراست که پارامترهای زبری در این غشای اصلاح شده به طورقابل توجه ای در مقایسه باغشای پایه کاهش یافت که نشان دهنده ی صافی و همواری سطح در غشای اصلاح شده می باشد.  در قسمت دوم، ما اثر درمانرادیکالی و درمان کوپلینگ را بر روی عملکرد و ساختار سطح غشای پایه، با استفاده از?،?، دای آمینو دای فنیل سولفون به عنوان پیش ماده ی آغازکننده ی پیوند بر پایه یدی آزونیوم مورد بررسی قرار دادیم. گروه های عاملی متفاوتی روی سطح غشاهای اصلاحشده ی رادیکالی وکوپلینگ از طریق متودولوژی دی آزونیوم قرار گرفتند. هر دو درمانبهبود عملکرد غشا را در ترم قابلیت نفوذپذیری و ضدگرفتگی از خود نشان دادند امانتایج حاصل از درمان کوپلینگ موفقیت آمیزتر از نتایج به دست آمده با درمانرادیکالی بود. درمان کوپلینگ باعث شد که جریان تراوش یافته از غشای اصلاح شده ی کوپلینگ?.?? برابر بیشتر از غشای پلی اترسولفون پایه شود. ارزیابی فعل و انفعالات سطح غشابا پروتئین شیر خشک برای توصیف خاصیت ضدگرفتگی در سیستم فیلتراسیون انتها بستهانجام شد که غشای اصلاح شده ی کوپلینگ بهره وری بالایی را در قابلیت ضدگرفتگی دربرابر پروتئین   از خود نشان داد (نسبت فلاکسریکاوری= ???.??، گرفتگی برگشت پذیر= ???.??، گرفتگی برگشتناپذیر=??.??). ارزیابی پایداری غشایاصلاح شده ی کوپلینگ برای مدت زمان طولانی (?? ساعت ) در سیستم فیلتراسیون جریانعرضی با استفاده از پساب جلبکی به عنوان مدل فولانت انجام شد. در تمام مدت زمانآزمایش فلاکس تقریبا ثابتی مشاهده شد (کاهش فلاکس = ??.??) که این نتایج نشاندهنده ی قابلیت ضدگرفتگی شگفت انگیز غشای اصلاح شده ی کوپلینگ بود. درقسمت سوم، ابتدا بااستفادهاز روش کارآمد کوپلینگ و ?،?، دای آمینو دای فنیل سولفون به عنوان پیش ماده یآغازکننده، پلیمر پلی اترسولفون اصلاح شده کوپلینگ سنتز شد سپس غشاهای ترکیبی( پلیاترسولفون اصلاح شده/ پلی اترسولفون) در ? درصد وزنی متفاوت با استفاده ازروش جدایی فاز تهیه شدند. نتایج عملکرد غشا نشان داد که جاسازی پلی اترسولفوناصلاح شده میتواند جریان آب عبوری از غشا را  به طور فوق العاده ای افزایش دهد به طوری که غشای M4 جریان آب عبوری (???.?? کیلوگرم بر مترمربع در ساعت) را ارائهداد که بسیار بالاتر از جریان آب عبوری از غشای پلی اترسولفون پایه (??.? کیلوگرمبر مترمربع در ساعت) بود. نتایج حاصل از زاویه تماس هم بهبود آبدوستی سطح غشا رادرحضور پلی اترسولفون اصلاح شده تایید کرد که منجر به نمایش رفتار ضدگرفتگی ممتازیدر تمام غشاهای ساخته شده با پلی اترسولفون اصلاح شده در تمام درصدهای وزنی درمقایسه با غشای پایه گردید.درقسمت چهارم در ابتدا بااستفاده از روش کاهش شیمیایی نمکهای آریل دی آزونیوم و استفاده از آنیلین اکسایشیافته قهوه ای رنگ به عنوان پیش ماده ی آغازکننده، پلیمر پلی اترسولفون اصلاح شدهبا آنیلین سنتز شد و سپس به منظور دستیابی به مقدار بهینه پلیمر اصلاح شده باآنیلین غشاهای ترکیبی( پلی اترسولفون اصلاح شده با آنیلین/ پلی اترسولفون)در ? درصد وزنی متفاوت با استفاده از روش جدایی فاز ساخته شدند. آزمایشات عملکردغشا آشکار کرد که جاسازی پلی اترسولفون اصلاح شده با آنیلین میتواند به طور موثریجریان آب عبوری از غشا را افزایش دهد به طوری که غشای M1