عنوان پایان‌نامه
سنتز غشای آب گریز به روش الکترواسپینیگ مذاب
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی - طراحی فرآیندهای جداسازی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1542.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 66667
- تاریخ دفاع
- ۲۹ دی ۱۳۹۳
- دانشجو
- مسعود حسین پور
- استاد راهنما
- سیدمحمدعلی موسویان
- چکیده
- الکتروریسی به عنوان یک روش مؤثر در تولید نانو الیاف در طول سال های گذشته مورد توجه قرارگرفته است. پژوهش ها در زمینه الکتروریسی منجر به کاربرد نانو الیاف در طیف وسیعی از حوزه‌ها نظیر مهندسی بافت، ساخت حس گرها، علوم زیست‌محیطی، ذخیره انرژی و فیلتراسیون گردیده است. اخیراً از نانو الیاف به منظور ساخت غشاء جهت کاربرد در فرآیند تقطیر غشایی استفاده شده است، اما گسترش و توسعه آن هنوز ابتدایی و مقدماتی است. الکتروریسی، فرآیند تولید رشته¬های فوق نازک از محلول یا مذاب پلیمری تحت تأثیر نیروهای الکترواستاتیک، می¬باشد. تحقیقات گذشته روی تشکیل این رشته¬ها از محلول پلیمری متمرکز بودند؛ اما افزایش خواسته¬ها برای رسیدن به روشی مشابه و ارزانتر، امن¬تر و دوستدار محیط زیست، منجر به افزایش گرایش به روش الکتروریسی از پلیمر مذاب شد که تعداد تحقیقات ناچیزی روی آن انجام گرفته بود. در این پروژه ابتدا تولید رشته¬هایی با قطر کمتر با تغییر شرایط فرآیندی الکتروریسی مذاب مورد هدف قرار گرفت، که در این راستا تأثیر مشخصه¬های مختلف فرآیند الکتروریسی مذاب روی قطر الیاف پلی¬پروپیلن را مورد مطالعه قرار دادیم. از جمله مشخصه¬های فرآیندی که در این پژوهش مورد بررسی قرار گرفتند: شدت میدان الکتریکی، فشار پمپ و قطر نازل است که میزان تأثیرگذاری هر کدام نیز مورد توجه قرار گرفت. رشته¬های تولید شده توسط فرآیند الکتروریسی مذاب بوسیله عکسبرداری با دستگاه SEM مشاهده و میانگین قطر آنها برآورد شد؛ در نهایت مدل ریاضی بر اساس داده¬های آزمایشگاهی و مشاهدات به کمک طرح آزمایش ارائه ¬گردید که نقطه بهینه¬ای با مختصات اختلاف ولتاژ KV 75/15، فشار پمپ KPa3، قطر نازل mm 7/0 بدست ¬¬آمد و همخوانی قابل قبولی مابین نتایج به‌دست‌آمده از تعیین مشخصات الیاف ساخته شده(متوسط قطر رشته¬های آزمایشگاهی ?m88/11) و نتایج پیش‌بینی‌شده توسط مدل سطح پاسخ(متوسط قطر رشته¬های مدل ?m87/8) مشاهده شد که نشان از توانایی و دقت بالای این مدل در پیش‌بینی و بهینه نمودن فضای مورد مطالعه داشت. در نهایت رشته¬های الکتروریسی مذاب را در سنتز یک غشاء به کار گرفته و میزان و نحوه تأثیر این الیاف روی غشای سنتز شده مورد بررسی و تحلیل قرار گرفت و پس از انجام فرآیند تقطیر غشایی و بررسی داده¬ها، به این نتیجه رسیدیم که وجود الیاف الکتروریسی مذاب، هرچند میزان شار خروجی غشاء را کاهش می¬دهد، اما منجر به افزایش محسوس میزان جداسازی تا 98% می¬گردد.
- Abstract
- Electrospinning has been considered as a useful method for producing nano fibers during the past years. Researches in the field of electrospinning have led to the use of nanofiber in a wide range of areas such as fiber engineering, sensors production, environmental science, energy storage and filtration. Recently, electrospinning nanofibers have been used to produce membrane for membrane distillation, but its development is still in early stages. Electrospinning includes the manufacture of ultra-thin strands from solution or polymer melt under the influence of electrostatic forces. Previous research has focused on the formation of theses fibers from the polymer solution; however increasing demands to achieve a similar, cheaper, safer and more eco-friendly method, lead to an increased tendency to electrospinning from melt polymer on which a few researches had been done. In this project at first, manufacture of fibers with less diameters by changing electrospinning conditions was targeted that in this regard, the effects of different characteristics of electrospinning on the diameter of poly propylene fibers was studied. Studied process characteristics which their effect were taken into account included electric field intensity, pump pressure and spinneret diameter. Fibers produced by the process of melt electrospinning were observed by SEM and the mean of their diameter were calculated. Finally the mathematical model, based on experimental data and observations was provided with the help of experimental designing. The optimal point with the coordinates of the 15.75 KV voltage difference, 3 KPa pump pressure, 0.7 mm spinneret diameter obtained and an acceptable concordance between the results obtained from the specifications of the constructed fibers (average diameter of the fibers in experiment 11.88 ?m) and the results predicted by response surface model (average diameter of the fibers 8.87 ?m) is observed Which shows the ability and accuracy of the model to predict and optimize the area of the study. Finally for the use of fibers in membrane distillation process, solution electrospinning process was used and two membranes in the same condition were produced. One of them is with the melt- electrospinning fibers and the other without them to compare. After the membrane distillation process and data analysis, finally we found that the presence of melt electrospinning fibers however, may reduce the amount of permeate of the membrane, but result in a significant increase in separation up to 98%.
