سنتز غشای نانوفیلتراسیون Zr/TiO2 به روش سل-ژل برای فیلتراسیون پساب و نمک زدایی

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 دانه ای تیتانیا و استحاله فازی آناتاز به روتایل را محدود و به تعویق می اندازد 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 می دهد 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 یون های دو ظرفیتی (برای Mg2+ برابر 79%) و دفع یونی نسبتا پایین تری برای یون های تک ظرفیتی (مانند Li+ حدود 42% و Na+ کمتر از 30 درصد) هستند.