مواد پیشرفته و پوشش های نوین

مواد پیشرفته و پوشش های نوین

بررسی و جداسازی امولسیون روغن/آب با کارایی بالا با یک غشای نانوکامپوزیتی جدید

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
احسان نیکزاد 1
مینا حسینی 2
مهراورنگ قائدی 3
محمد حسین احمدی ازغندی 1
فرزانه مراحل 4
1 دانشجوی دکترا، گروه شیمی تجزیه، دانشگاه آزاد اسلامی واحد امیدیه، ایران
2 استادیار، گروه شیمی تجزیه، دانشگاه آزاد اسلامی واحد امیدیه، ایران
3 استاد، گروه شیمی تجزیه، دانشگاه آزاد اسلامی واحد امیدیه، ایران
4 استادیار، گروه شیمی تجزیه دانشکده علوم پایه دانشگاه آزاد اسلامی واحد امیدیه، ایران
amnc.2022.10.40.5
چکیده
گرافن اکسید به عنوان یک نوع جدیدی از مواد غشایی در نظر گرفته می شود. با این حال، از یک شار فیلتراسیون حالت پایدار کم و نیز عملکرد ناپایدار رنج می‌برد که منجر به محدود شدن کاربردهای عملی آن می‌شود. به همین دلیل، هدف این مطالعه ترکیب GO با هیدروکسیدهای لایه ای دوگانه (LDH)، با کانال‌های انتقال آبدوست دولایه و سطح باردار مثبت در نسبت وزنی متفاوت (یعنی 5:1، 3:1، 1:1،1:3، و 1:5) می باشد. سپس GO-Mg/Al/Zn-LDH بهینه شده با کیتوسان (CS) ترکیب و روی شبکه فولاد ضد زنگ (مش) پوشانده شد تا یک غشاء با شار پایدار بالا که آب‌دوست و فوق‌اولئوفوبیک در زیر آب است، به دست آید شبکه هیبریدی لایه به لایه (LBL) برای حذف نفت خام سنگین از سطوح آب مورد بررسی قرار گرفت که راندمان جداسازی بالاتر از 5/99 درصد (ɳ%) و شار آب از Lm-2.h-1 102 ± 160222 تحت نیروی گرانش را نشان داد. علاوه بر این، پایداری مکانیکی/شیمیایی استثنایی، جداسازی موثر، شار آب بالا، قابلیت استفاده مجدد و فوق آبدوستی عالی، LBL هیبرید مش را می توان به عنوان یک غشای تجدید پذیر امیدوارکننده برای تصفیه آب روغنی (آب حاوی قطرات نفتی) در نظر گرفت.
کلیدواژه‌ها
ترشوندگی
جداسازی مخلوط نفت/آب
کامپوزیت های گرافنی
موضوعات
  1. Zhang, X.; Wang, J.; Wang, X.; Cai, Z., Facile preparation of hybrid coating-decorated cotton cloth with superoleophobicity in air for efficient light oil/water separation. Surfaces and Interfaces 2022, 31, 102033.
  2. Yan, L.; Yang, X.; Zhao, Y.; Wu, Y.; Moutloali, R. M.; Mamba, B. B.; Sorokin, P.; Shao, L., Bio-inspired mineral-hydrogel hybrid coating on hydrophobic PVDF membrane boosting oil/water emulsion separation. Separation and Purification Technology 2022, 285, 120383.
  3. Rodgers, N.; Aughenbaugh, J., S09, E14: Exxon Valdez and Deepwater Horizon Accountability. 2022.
  4. Wang, Z.; Guan, M.; Yang, X.; Li, H.; Wang, L., Molecular and nanostructure designed superhydrophilic material with unprecedented antioil-fouling property for diverse oil/water separation. Science China Technological Sciences 2022, 1-10.
  5. Dai, J.; Wang, L.; Wang, Y.; Tian, S.; Tian, X.; Xie, A.; Zhang, R.; Yan, Y.; Pan, J., Robust nacrelike graphene oxide–calcium carbonate hybrid mesh with underwater superoleophobic property for highly efficient oil/water separation. ACS applied materials & interfaces 2020, 12 (4), 4482-4493.
  6. Deng, W.; Fan, T.; Li, Y., In situ biomineralization-constructed superhydrophilic and underwater superoleophobic PVDF-TiO2 membranes for superior antifouling separation of oil-in-water emulsions. Journal of Membrane Science 2021, 622, 119030.
  7. Lee, K. P.; Arnot, T. C.; Mattia, D., A review of reverse osmosis membrane materials for desalination—Development to date and future potential. Journal of Membrane Science 2011, 370 (1-2), 1-22.
  8. Azqhandi, M. H. A.; Foroughi, M.; Gholami, Z., Efficient removal of levofloxacin by a magnetic NiFe-LDH/N-MWCNTs nanocomposite: Characterization, response surface methodology, and mechanism. Environmental Research 2022, 113967.
  9. Hosseini, O.; Zare-Shahabadi, V.; Ghaedi, M.; Azqhandi, M. A., Experimental design, RSM and ANN modeling of tetracycline photocatalytic degradation using LDH@ CN. Journal of Environmental Chemical Engineering 2022, 108345.
  10. Khomeyrani, S. F. N.; Ghalami-Choobar, B.; Azqhandi, M. H. A.; Foroughi, M., An enhanced removal of para-nitrophenol (PNP) from water media using CaAl-layered double hydroxide-loaded magnetic g-CN nanocomposite. Journal of Water Process Engineering 2022, 102516.
  11. Mossavi, E.; Sabzevari, M. H.; Ghaedi, M.; Azqhandi, M. A., Adsorption of the azo dyes from wastewater media by a renewable nanocomposite based on the graphene sheets and hydroxyapatite/ZnO nanoparticles: Chemometrics studies. Journal of Molecular Liquids 2022, 118568.
  12. Naderi, K.; Foroughi, M.; Azqhandi, M. H. A., Tetracycline capture from aqueous solutions by nanocomposite of MWCNTs reinforced with glutaraldehyde cross-linked poly (vinyl alcohol)/chitosan. Chemosphere 2022, 135124.
  13. Omidi, M.; Azqhandi, M. A.; Ghalami-Choobar, B., Synthesis, characterization, and application of graphene oxide/layered double hydroxide/poly acrylic acid nanocomposite (LDH-rGO-PAA NC) for tetracycline removal: A comprehensive chemometric study. Chemosphere 2022, 136007.
  14. Gupta, R. K.; Dunderdale, G. J.; England, M. W.; Hozumi, A., Oil/water separation techniques: a review of recent progresses and future directions. Journal of Materials Chemistry A 2017, 5 (31), 16025-16058.
  15. Nikzad, E.; Sabzevari, M. H.; Ghaedi, M.; Azqhandi, M. A.; Marahel, F., Graphene oxide/double‐layer hydroxide hybrids for efficient crude oil-water separation. Materials Chemistry and Physics 2022, 281, 125917.
  16. Peng, Y.; Wen, G.; Gou, X.; Guo, Z., Bioinspired fish-scale-like stainless steel surfaces with robust underwater anti-crude-oil-fouling and self-cleaning properties. Separation and Purification Technology 2018, 202, 111-118.
  17. Liu, P.; Zhang, Y.; Liu, S.; Zhang, Y.; Qu, L., Fabrication of superhydrophobic marigold shape LDH films on stainless steel meshes via in-situ growth for enhanced anti-corrosion and high efficiency oil-water separation. Applied Clay Science 2019, 182, 105292.
  18. Xie, Y.; Gu, Y.-H.; Meng, J.; Yan, X.; Chen, Y.; Guo, X.-J.; Lang, W.-Z., Ultrafast separation of oil/water mixtures with layered double hydroxide coated stainless steel meshes (LDH-SSMs). Journal of Hazardous Materials 2020, 398, 122862.
  19. Xu, C.-L., Surface modification to fabricate dual superlyophobic mesh for efficient oil/water separation. Journal of Cleaner Production 2020, 273, 122872.
  20. Li, X.; Shan, H.; Zhang, W.; Li, B., 3D printed robust superhydrophilic and underwater superoleophobic composite membrane for high efficient oil/water separation. Separation and Purification Technology 2020, 237, 116324.
  21. Deng, Y.; Zhang, G.; Bai, R.; Shen, S.; Zhou, X.; Wyman, I., Fabrication of superhydrophilic and underwater superoleophobic membranes via an in situ crosslinking blend strategy for highly efficient oil/water emulsion separation. Journal of Membrane Science 2019, 569, 60-70.
  22. Zhang, L.; Yang, X.; Jiang, B.; Sun, Y.; Gong, Z.; Zhang, N.; Hou, S.; Li, J.; Yang, N., Superhydrophilic and underwater superoleophobic Ti foam with robust nanoarray structures of TiO2 for effective oil-in-water emulsion separation. Separation and Purification Technology 2020, 252, 117437.
  23. Du, Y.; Li, Y.; Wu, T., A superhydrophilic and underwater superoleophobic chitosan–TiO 2 composite membrane for fast oil-in-water emulsion separation. RSC advances 2017, 7 (66), 41838-41846.
  24. You, H.; Song, G.; Liu, Q.; Yang, C.; Qiu, J.; Zang, L.; Liu, H.; Chen, J., A facile route for the fabrication of a superhydrophilic and underwater superoleophobic phosphorylated PVA-coated mesh for both oil/water immiscible mixture and emulsion separation. Applied Surface Science 2021, 537, 147986.
  25. Tan, L.; Han, N.; Qian, Y.; Zhang, H.; Gao, H.; Zhang, L.; Zhang, X., Superhydrophilic and underwater superoleophobic poly (acrylonitrile-co-methyl acrylate) membrane for highly efficient separation of oil-in-water emulsions. Journal of Membrane Science 2018, 564, 712-721.
  26. Wang, B.; Chen, C.; Liu, H.; Xia, B.; Fan, Y.; Chen, T., WO3/TiO2 superhydrophilic and underwater superoleophobic membrane for effective separation of oil-in-water emulsions. Thin Solid Films 2018, 665, 9-16.
  27. Cheng, Q.; Jiang, L.; Tang, Z., Bioinspired layered materials with superior mechanical performance. Accounts of chemical research 2014, 47 (4), 1256-1266.
  28. Mendelssohn, I. A.; Andersen, G. L.; Baltz, D. M.; Caffey, R. H.; Carman, K. R.; Fleeger, J. W.; Joye, S. B.; Lin, Q.; Maltby, E.; Overton, E. B., Oil impacts on coastal wetlands: implications for the Mississippi River Delta ecosystem after the Deepwater Horizon oil spill. BioScience 2012, 62 (6), 562-574.
  29. Chu, Z.; Feng, Y.; Seeger, S., Oil/water separation with selective superantiwetting/superwetting surface materials. Angewandte Chemie International Edition 2015, 54 (8), 2328-2338.
مواد پیشرفته و پوشش های نوین
دوره 10، شماره 40
بهار 1401
صفحه 3004-3017