FOULING MITIGATION OF REVERSE OSMOSIS MEMBRANES USING LAYER BY LAYER DEPOSITION OF POLYELECTROLYTES. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.
|
PDF
Modified-thesis_for_dgs_CD.pdf - Submitted Version Download (6MB) | Preview |
Arabic Abstract
ومع ذلك، هذه وقد اعترف تكنولوجيا الأغشية كواحدة من أهم التقنيات في تحلية المياه. التكنولوجيا هو تحدي ظاهرة قاذورات الذي يسبب ارتفاع ضغط التشغيل، انخفاض التدفق، واستبدال متكررة من الأغشية وتكاليف تشغيل أعلى في نهاية المطاف. ولذلك، مطلوب غشاء المضادة للحشف على السفن جيدة لحسن سير العمل. في هذا المشروع، وتوليفها أغشية التناضح العكسي وتعديل لتعزيز المقاومة قاذورات مع تدفق الرفض والمياه المالحة مقبولة. واستخدمت البلمرة السطح البيني MPD و TMC لإعداد أغشية رقيقة المركب. واستخدمت كوسيلة لدعم الأغشية أولترافيلتريشن بوليسولفوني. كانت فونكتيوناليزيد في الأغشية بولي أميد من بولي (الإيثيلين ايمين) (بي)/بولي (الليلاميني هيدروكلوريد) استخدام (الهيدروكربونات) تدور مساعدة تقنية طبقة بعد طبقة. واستخدمت بيهنكين مربع تصميم التجربة لدراسة آثار العديد من المعلمات مثل عدد الطبقات، وتركيز لحل بولييليكتروليتي، ودرجة الحموضة. تم إجراء توصيف الغشاء باستخدام مجهر القوة الذرية (AFM)، المسح الضوئي المجهر الإلكتروني (SEM)، وتحويل فورييه الأشعة تحت الحمراء (FTIR)، وتحليل الجاذبية الحراري (TGA) وزاوية الاتصال. تمتلك بلير 50 تعديل غشاء 15.8 L/m2.hr تدفق المياه النقية مع رفض الملح 98 ٪؛ هذه القيم قريبة من بولي أميد البكر. ومع ذلك، بعد ثلاث ساعات ترشيح ألبومين المصل البقري (BSA)، لوحظ أن الأغشية فونكتيوناليزيد تمكنت من الاحتفاظ بأكثر من تدفق المياه 88% مقارنة بغشاء بولي أميد البكر التي عانت من أكثر من انخفاض التدفق 42 في المائة. قياس زاوية فؤاد والاتصال أظهرت أن الأغشية فونكتيوناليزيد أقل خشونة وأعلى هيدروفيليسيتي التي عززت المقاومة قاذورات. تأثير عدد من الطبقات، وتركيز بولييليكتروليتي، ودرجة الحموضة وكان يرتبط بتخلل زاوية الأداء والاتصال عن طريق النماذج الإحصائية المستمدة من تصميم التجربة. تم العثور على شروط إعداد أمثل وتدفق المياه المتوقعة قابل للمقارنة مع أن الغشاء البكر مع احتفاظها برفض الملح أعلى. وبالإضافة إلى ذلك وجد أن الغشاء الأمثل ستقاوم قاذورات أكثر بكثير من الغشاء البكر والتمويه المطابق هو أعلى بنسبة 50 % .
English Abstract
Membrane technology has been recognized as one of the most important technologies in water desalination. However, this technology is challenged by the fouling phenomenon which causes higher operating pressure, flux decline, frequent replacement of membranes and eventually higher operating costs. Therefore, good antifouling membrane is needed for smooth operation. In this project, reverse osmosis membranes were synthesized and modified to enhance the fouling resistance with acceptable salt rejection and water flux. Interfacial polymerization of MPD and TMC was used for preparation of thin film composite membranes. Polysulfone ultrafiltration membranes were used as a support. The polyamide membranes were functionalized by Poly (ethylene imine) (PEI)/ poly (allylamine hydrochloride) (PAH) using spin assisted layer by layer technique. Box-Behnken design of experiment was used to study the effect of several parameters such as the number of layers, concentration of polyelectrolyte solution, and pH. Membrane characterization was performed using Atomic Force Microscope (AFM), Scanning Electron Microscopy (SEM), Fourier Transform Infra-Red (FTIR), Thermo Gravimetric Analysis (TGA) and contact angle. 50 bilayer modified membrane possess 15.8 L/m2.hr pure water flux with 98 % salt rejection; these values are close to pristine polyamide. However, after three hours of bovine serum albumin (BSA) filtration, it was observed that functionalized membranes managed to retain more than 88 % water flux as compared to pristine polyamide membrane which suffered from more than 42% flux drop. AFM and contact angle measurement showed that functionalized membranes have lower roughness and higher hydrophilicity that has enhanced the fouling resistance. Effect of number of layers, polyelectrolyte concentration, and pH was correlated with permeation performance and contact angle via statistical models derived from the design of experiment. An optimum preparation conditions were found and the predicted water flux is comparable with that of the pristine membrane while retaining higher salt rejection. In addition it was found that the optimum membrane will resist fouling much more than the pristine membrane and the corresponding flux is 50% higher.
| Item Type: | Thesis (Masters) |
|---|---|
| Subjects: | Chemistry Chemical Engineering Mechanical |
| Department: | College of Chemicals and Materials > Chemical Engineering |
| Committee Advisor: | Aljundi, Isam |
| Committee Members: | Khaled, Mazen and Abussaud, Basim |
| Depositing User: | SAQIB JAVED (g201206500) |
| Date Deposited: | 01 Feb 2016 12:25 |
| Last Modified: | 01 Nov 2019 16:32 |
| URI: | http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/139864 |