APPLICATION OF POLYELECTROLYTE MULTILAYER REVERSE OSMOSIS MEMBRANE IN SEAWATER DESALINATION. PhD thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.
|
PDF
PhD-Dissertation-Farid.pdf Download (4MB) | Preview |
Arabic Abstract
الامتزاز البديل باستخدام متعدد الانيون ومتعددالكاتيون على سطح من خلال تجميع طبقة على طبقة, يوفر اداة ملائمة لترسيب غشاء رقيق بسماكات وتراكيز مسيطر عليها.تركيب طبقة على طبقة بمساعدة النسج استعمل لتقليل زمن التصنيع وتحسين جودة التصفيف.اكتشف في هذا البحث استخدام تركيب طبقة على طبقة بمساعدة النسج في تصنيع أغشية التناضح العكسي. تأثير عوامل مختلفة مثل الوزن الجزيئي لمتعدد الالكتروليت وتركيز محلول متعدد الالكتروليت وسرعة النسج والقوة الايونية لى محلول متعدد الالكتروليت درست بشكل تام . الا أنه حتى الان لم يتم دراسة تأثير درجة الحموضة على هذة التقنية والذي يعتبرمن اهم العوامل للسيطرة على خصائص الغشاء. في هذا البحث تم دراسة تأثير درجة الحموضة مع متغيرات مختلفة كسرعة النسج والتركيز. أربعة أنظمة مختلفة من أغشية متعدد الالكتروليت مثل متعدد (diallyldiamine ammonium chloride) (PDAC) /(poly(vinyl sulfate) (PVS) و poly (allylamine hydrochloride) (PAH)/PVSو Poly(ethylene imine) (PEI) /Poly(acrylic acid) (PAA) و PAH/PAA رسبت على غشاء رقيق من polysulfone (PSF) والذي استخدم كدعامة. التأكد من وجود التغطية على غشاء PSF تم باستخدام مجهر القوة الذرّي (AFM) و مطياف الأشعة تحت الحمراء (FTIR) و زاوية السطح البيني. وقد تم أيضا اختبار أداء الاغشية من حيث رفض الملح وتدفق المياه باستخدام خلية النفاذية ذات التدفق العرضي لاختبار المدى القصير(7 ساعات), بينما أختبر PAH/PAA لفترة زمنية أطول (48ساعة) لدراسة استقرارية الفيلم. تم أيضا دراسة التناضح العكسي بشكل واف تحت ظروف تشغيلية مختلفة مثل الضغط ودرجة الحرارة وتركيز الملح في اللقيم على خصائص النفاذية لأغشية PAH/PAA . أظهرت نتائج الاختبارات والتوصيف أن أغشية PAH/PAA أكثر أستقرارا عند استخدام (PSF) كدعامة , الا أن أداءها قل عند ما زاد تركيز الملح في اللقيم. تم أيضا في هذا البحث تصنيعRO polyamide (PA) يدويا باستخدام تقنية البلمرة البينية واختبر كمقارنة. كما تم أيضا أدماج nanoclays في أغشية PA لتحسين أداءها. أظهرت الإختبارات بأن أداء أغشية PAH/PAA مشابة لاغشية RO PAالمصنعة يدويا, بينما أداء اغشية PA المعدلة باستخدام Nanoclays كان أفضل من أغشية PAH/PAA وأغشية PA الغير معدلة .
English Abstract
Alternate adsorption of polyanion and polycation onto a substrate through layer by layer (LbL) assembly provides a convenient mean of depositing ultrathin film with controlled thicknesses and compositions. Spin assisted layer by layer (SA-LbL) assembly was introduced to reduce processing time and improve layering quality. This dissertation explores the use of SA-LbL assembly in particular for fabricating reverse osmosis (RO) membrane. The effect several parameters such as molecular weight of polyelectrolyte, concentration of polyelectrolyte solution, spin speed, and ionic strength of polyelectrolyte solution has been thoroughly investigated. However; the effect of pH for this particular technique has not been investigated yet whereas pH is one of the most important parameter for controlling film properties. This dissertation also investigated the effect of pH coupled with other parameters such as spin speed and concentration. Four different polyelectrolyte membrane systems such as poly(diallyldiamine ammonium chloride) (PDAC) /poly(vinyl sulfate) (PVS); poly(allylamine hydrochloride) (PAH)/PVS; Poly(ethylene imine) (PEI)/Poly(acrylic acid) (PAA), and PAH/PAA were deposited on polysulfone (PSF) ultrafiltration membrane as a support. Characterization using atomic force microscope (AFM), Fourier transform infra red (FTIR), and contact angle show the existence of the coating on PSF membrane. The membrane performance in terms of salt rejection and water flux was also examined using cross-flow permeation cell for short term testing (7 hours). PAH/PAA was selected and tested for longer period (48 hours) to examine the film stability. Effects of various RO operating conditions such as pressure, temperature and salt concentration of feed water on permeation characteristic of the PAH/PAA membrane were also thoroughly investigated. The testing and characterization shows that PAH/PAA membranes are quite stable and still intact with the PSF support however their performance becomes poorer as the feed water salt concentration is increased. In this dissertation, hand-made RO polyamide (PA) was also fabricated using interfacial polymerization technique and tested as comparison. Nanoclays were incorporated in PA membrane to enhance membrane performance. The test demonstrates that the performance of PAH/PAA membrane is comparable to that of hand-made RO PA. While clay modified PA performs somewhat better than PAH/PAA and unmodified PA membranes.
| Item Type: | Thesis (PhD) |
|---|---|
| Subjects: | Chemistry Environmental Engineering Chemical Engineering |
| Department: | College of Chemicals and Materials > Chemical Engineering |
| Committee Advisor: | Zaidi, S.M. Javaid |
| Committee Co-Advisor: | Khan, Zafarullah |
| Committee Members: | Khaled, Mazen and Abu Shark, Basel and Hammond, Paula Cunningham |
| Depositing User: | Farid Fadellah |
| Date Deposited: | 12 May 2012 08:46 |
| Last Modified: | 01 Nov 2019 15:35 |
| URI: | http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/138632 |