عنوان اختراع: بهبود خواص سطح غشاهای پلی اترسولفون به كمك نانوذرات آلومینیوم فومارات به عنوان ماده‌ای با چارچوب فلزی – آلی"Improvement of surface properties of the polyethersulfone membranes with aluminum fumarate nanoparticles as a metal-organic framework material"

خلاصه اختراع

در طول چند دهه‌ی اخیر، رشد جمعیت و صنعتی شدن كشورها توجه زیادی را به حذف آلاینده‌ها از محیط‌زیست معطوف كرده است. در این بین آلودگی آب از اهمیت بسزایی برخوردار است زیرا كیفیت آب به‌طور مستقیم بر سلامت انسان و حیات‌وحش اثر می‌گذارد. بنابراین تصفیه‌ی پساب‌ها قبل از رهایش آن‌ها به محیط‌زیست، یك نیاز ضروری می‌باشد. روش‌های مختلفی برای حذف آلاینده‌ها از آب و پساب‌ وجود دارد كه ازجمله‌ی آن‌ها می‌توان به تبادل یون، الكترودیالیز، جذب سطحی و فناوری غشایی اشاره كرد. در بین روش‌های فوق، از اولترافیلتراسیون غشایی به‌عنوان یك روش موثر با عملكرد ساده و دوستدار محیط‌زیست به‌طور گسترده استفاده شده‌است كه در این فرآیند، غشا یك لایه‌ی نازك با ضخامت مشخص است كه برای جداسازی انتخابی اجزای یك سیال بر اساس نیرو محركه‌ی اختلاف فشار، از آن استفاده می شود. در بین غشاهای اولترافیلتراسیون، پلی‌اترسولفون به علت مقاومت شیمیایی و پایداری حرارتی بالا یكی از پركاربردترین انواع غشاها است. گرفتگی و كاهش شار در طول فرآیند اولترافیلتراسیون، اقتصاد این فرآیند را محدود می‌كند. به عبارت دیگر، شار بالا، میزان پس‌زنی خوب حل‌شونده و مقاومت گرفتگی اندك ازجمله پارامترهایی هستند كه در عملكرد غشا تاثیر بسزایی دارند و به‌طور عمده به ساختار حفره‌ها و خواص سطح غشا بستگی دارند و در بسیاری از موارد، كلید بهبود عملكرد غشا در خود غشا و اصلاح آن است و به پیش تصفیه خوراك و طراحی ماژول بستگی ندارد. ازجمله مشكلات موجود در زمینه‌ی سنتز كامپوزیت‌های غشایی شامل پلیمر/ ماده‌ی پركننده ، ناسازگاری بین نانوذره با ماده‌ی پركننده است؛ در حالی كه این مساله بیشتر در غشاهای جداسازی‌های گاز رایج است اما اثر خود را بر فرآیندهای وارونگی فاز نیز می‌گذارد. بنابراین نیاز به یك پركننده‌ی جدید به‌منظور رفع این مشكل كاملا محسوس است. مواد با چارچوب‌های فلزی - آلی، دسته‌ی جدیدی از مواد كریستالی متخلخل هستند كه از واحدهای فلزی و پیوند‌دهنده‌های آلی تشكیل شده‌اند و به علت ساختار حفره‌ها و خواص شیمیایی قابل كنترل سطح، تخلخل و سطح ویژه بالا گزینه‌های‌خوبی برای اصلاح سطح هستند. تركیب نسبی یون‌های فلزی با پیونددهنده‌های آلی منجر به ایجاد موادی با سایز حفره‌های مختلف شده و اتصال دهنده‌ها، میلیون‌ها امكان اتصال مختلف را ارائه می‌كنند. از آن‌جایی كه آلومینیوم فومارات یكی از جدیدترین مواد با چارچوب فلزی-آلی(MOF ) است و تاكنون اثر آن به عنوان افزودنی برای ساخت كامپوزیت‌های غشایی مورد بررسی قرار نگرفته است؛ در این تحقیق، از این نانوذرات به منظور ساخت كامپوزیت‌های غشایی آلومینیوم فومارات/ پلی‌اترسولفون استفاده شد و زاویه تماس آن‌ها به‌منظور بررسی میزان ترشوندگی غشاها اندازه‌گیری شد. تراوایی غشاها نسبت به آب نیز در یك سیستم اولترافیلتراسیون انتها بسته تحت فشار ثابت مورد بررسی قرار گرفت. میزان پس‌زنی غشاها نیز با عبور نوعی پروتئین گاوی به نام بوین سرم آلبومین (BSA) از غشا در فشار ثابت 2 بار اندازه‌گیری شد.