Synthesis of Novel Carbon Nanotube Membranes for Applications in Water Treatment. PhD thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF g201203620_(Ihsanullah)_PhD_Thesis.pdf Download (4MB) | Preview

Arabic Abstract

تعتبر انابيب الكربون النانويه مادة متعدة الاستعمالات وفريده من نوعها بسبب الخواص الكهربائيه والحراريه والمكانيكيه استثنائيه الخاصه بهم. فى هذه الدراسة قد تم استخدام الانابيب النانويه الكربونيه على نطاق واسع لإزالة مختلف الملوثات من المياه.وكان يستخدم نهجا جديدا لتجميع المعادن / اكسدة سطح المعدن للانابيب النانويه الكربونيه للاغشية ، بهدف الاستفادة الكاملة من الخصائص الغير مالوفه من الأنابيب النانوية الكربونية وأكاسيد المعادن / اكاسيد المعادن. ولم يستخدم الترابط لتركيب الغشاء. بدلا من ، المعادن /شكلت جزيئات أكسيد المعادن كمادة ملزمة لتشارك للانابيب النانويه الكربونيه للاغشية خلال التكلس في درجة حرارة عالية. في الخطوة الاولى , كانت الانابيب النانويه الكربونية المخصبة بنسب مختلفه من المعادن / اكاسيد المعادن ( 1 و10 و20 % بالوزن) عبر تقنية الكيمياء الرطبة. شكلت أكسيد الحديد المخصبه، وأكسيد الألمنيوم والفضة النانوية على سطح الأنابيب النانوية الكربونية. وبعد ذلك ضغط الأنابيب النانوية الكربونية المشبعة فى ارتفاع الضغط والمتكلسه في درجة الحرارة العالية لتشكيل القرص المضغوط (غشاء). تميزت مسحوق المواد من قبل المجهر الإلكتروني، انتشار للطاقة الأشعة السينية التحليل الطيفي، حيود الأشعة السينية والتحليل الوزني الحراري . فى حين تمزت الاغشيه عن طريق قياس المسامية، وزاوية التماس، واختبار الضغط القطري ونقية تدفق تتخلل المياه. تم استخدام الأغشية لإزالة المعادن الثقيلة المختارة من المياه في نظام الترشيح المستمر. تم دراسة تاثير الرقم الهيدروجينى , والتركيز الاول , وتمت دراسة الوقت واكسيد معدن يوضح لازاله المعادن الثقيله من المياة.تحديد معدل تدفق ورفض لحمايه الغشاء من الترسبات. وقد تمت دراسه الترسبات الحيويه على الاغشيه بواسطه . واظهرت الاغشية انتاج عاليه التدفق تتخلل المياه واظهرت خاصية قويه مضاد للجراثيم. وأظهرت هذه الأغشية إمكانيات ممتازة لإزالة المعادن الثقيلة من المياه وأظهرت سلوك قوى لمن الترسبات.

English Abstract

Carbon nanotubes (CNTs) are considered to be a versatile and unique material due to their extraordinary electrical, thermal and mechanical properties. CNTs have been extensively utilized for the removal of various contaminants from water. In this work, a novel approach was used to synthesize metal/metal oxide doped-CNT membranes, with the aim of fully utilizing the extra ordinary properties of CNTs and metal/metal oxides. No binder was used for the synthesis of the membrane; instead, metal/metal oxide particles served as a binding material for the CNTs during sintering at high temperature. In the first step, CNTs were impregnated with different loadings of metal/metal oxide (1,10 and 20 wt%) via a wet chemistry technique. Iron oxide, aluminum oxide and silver nanoparticles were impregnated on the surface of CNTs. Impregnated CNTs were then compacted at high pressure and sintered at high temperature to form a compact disc (membrane). The powder materials were characterized by scanning electron microscopy, energy-dispersive X-ray spectroscopy, X-ray diffraction and thermogravimetric analysis; while the membranes were characterized by measuring their porosity, contact angle, diametrical compression test and pure water permeate flux. The membranes were used for the removal of selected heavy metals from water in a continuous filtration system. The effect of solution pH, initial concentration, time and metal oxide loading were studied on the removal of heavy metal from water. The permeate flux and rejection rate of sodium alginate (SA) were determined to predict the antifouling behavior of the membrane. The affinity of the membranes to biofouling was studied using Escherichia coli (E. coli). The produced membranes showed a high water permeate flux and exhibited a strong antibacterial property. These membranes showed excellent potential for the removal of heavy metals from water and exhibited strong antifouling behavior.

Item Type:	Thesis (PhD)
Subjects:	Environmental Engineering Chemical Engineering
Department:	College of Chemicals and Materials > Chemical Engineering
Committee Advisor:	Al-Amer, Adnan M.
Committee Co-Advisor:	Laoui, Tahar
Committee Members:	Ba-Shammakh, Mohammed and Atieh, Muataz A. and Amin, Mohamed B.
Depositing User:	IHSANULLAH (g201203620)
Date Deposited:	27 Mar 2017 07:20
Last Modified:	01 Nov 2019 16:35
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/140083