مهندس ساناز غیاثی دانشجوی دوره دکتری مهندسی شیمی، به صورت حضوری در ساعت ۱۶ روز دوشنبه ۳۰ آبان ماه ۱۴۰۱، اتاق جلسات در دانشکده مهندسی شیمی، از رساله خود با عنوان "ساخت و ارزیابی غشای نانو کامپوزیتی لایه نازک نانو فیلتراسیون الیاف توخالی بهبود یافته با چهارچوب های آلی- فلزی " با راهنمایی آقای دکتر تورج محمدی دفاع خواهد نمود.

 چکیده
در پژوهش حاضر به یکی از معضلات فناوری های غشایی در شیرین سازی آب پرداخته شده است. وجود عنصر بور در آب دریا و ضعف غشا¬های اسمز معکوس در حذف آن می¬تواند سبب بروز اختلالات عصبی، سردرد و در غلظت¬های بالا، باعث ایجاد سرطان در انسان شود. از این رو، حذف بور مخصوصا برای ساکنین مناطق ساحلی که از آب آشامیدنی که از آب شیرین¬کن ها تهیه می¬شود استفاده می¬کنند، اهمیت زیادی دارد. بور در طبیعت به خصوص در آب دریا به حالت بوریک اسید وجود دارد و به دلیل اندازه کوچک مولکول¬های غیر قطبی آن، حذف آن نیاز به pH بازی بیش از ۹.۵ دارد تا مولکول¬های دارای بار منفی آن توسط غشا دفع شوند. در این تحقیق، غشایی با لایه انتخاب¬پذیر نانوکامپوزیتی بر روی غشای زیر لایه دارای نانوذرات جاذب شامل نانورس بنتونیت و هیدروکسید دوگانه لایه¬ای (LDH) ساخته شد که لایه انتخاب¬پذیر حاوی چارچوب¬های آلی-فلزی (MOF) UiO-۶۶ خالص و اصلاح شده می¬باشد. UiO-۶۶ موجود در لایه انتخاب پذیر توانایی به دام انداختن مولکول بوریک اسید را داشته و در ادامه آلاینده عبور کرده از لایه انتخاب پذیر، توسط نانوذرات جاذب موجود در زیر لایه جذب می¬شود. نتایج نشان داد که غشای زیر لایه اولترافیلتراسیون حاوی ۲ درصد وزنی LDH توانایی حذف بوریک اسید در pH خنثی را تا ۴۳ درصد دارد. در مقابل، غشا¬ی حاوی ۱.۵ درصد وزنی بنتونیت، توانایی حذف ۳۸ درصدی بور را دارد و در ترکیب درصد بالاتر، به دلیل کلوخه شدن نانوذرات، توانایی جذب آلاینده توسط غشا کاهش می یابد. در ادامه، در اقدامی نوین، UiO-۶۶ به دو روش جدید با استفاده از تری¬اتیل¬آمین (TEA) و پلی¬اتیلن ایمین (PEI) از روش تنیدگی در ساختار چارچوب آلی-فلزی اصلاح شد. حضور گروه های عاملی آمینی حاصل از اصلاح سبب شد تا حفرات MOF ها کوچک¬تر شوند و توانایی حذف بور توسط غشای نانوفیلتراسیون در فشار ۴ بار تا ۸۷.۵ درصد در pH خنثی و تا ۹۱ درصد در pH بازی که در آن بوریک اسید یونیزه شده و اندازه مولکول¬های آن تا ۰.۵۹ نانومتر افزایش یافته، افزایش یابد. همچنین به منظور بررسی رفتار مولکول¬ها در عبور از لایه انتخاب¬پذیر و MOF ها، شبیه سازی دینامیک مولکولی صورت گرفت که نتایج حاصل نشان داد در حالت pH خنثی ضریب نفوذ بوریک اسید از لایه انتخاب¬پذیر پلی¬آمیدی تفاوتی با مولکول¬های آب ندارد در صورتی که ضریب نفوذ بوریک اسید در MOF های اصلاح شده با PEI در حالت خنثی ۶۰ درصد کمتر از ضریب نفوذ مولکول آب است که به دلیل حفرات کوچکتر MOF های اصلاح شده می¬باشد. از طرفی در pH بازی میزان ضریب نفوذ مولکول بورات تا ۹۰ درصد کمتر از مولکول آب می¬باشد. با توجه به محدودیت¬های نرم افزار¬های دینامیک مولکولی، این شبیه سازی برای شرایط ایده¬ال در شرایطی که لایه انتخاب¬پذیر پلی آمید و MOF ها به صورت جداگانه عمل کنند بررسی شده است.  
کلیدواژه:؛ غشای اولترافیلتراسیون جذبی، لایه فعال نانوکامپوزیتی، چارچوب آلی-فلزی، نانورس بنتونیت و هیدروکسید دوگانه لایه¬ای