Development and Characterization of Polymeric Membranes Fabricated via Mist-Assisted Non-Solvent Induced Phase Separation (MA-NIPS) for Water Desalination. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

PDF (MSc Thesis) Development and characterization of polymeric membranes fabricated via mist-assisted non-solvent induced phase separation (MA-NIPS) for water desalination .pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 22 May 2027. Download (10MB)

Arabic Abstract

التقطير الغشائي المُحرّك حراريًا يعاني من مُفاضلة مستمرة بين نفاذية البخار ومقاومة التبلّل. الفصل الطوري المُستحث بغير المذيب التقليدي (NIPS) يربط بشكل وثيق بين توحّد الطبقة السطحية وإزالة الامتزاج الكُتلي، مما يحدّ من التحكم المورفولوجي. الفصل الطوري المُستحث بغير المذيب المُساعَد بالضباب (MA-NIPS)، وهو تدخّل حركي قبل الغمر، يفصل هذه العمليات عبر ترسيب مُتحكَم للقُطيرات الدقيقة. التعرّض للضباب يُحفّز إزالة امتزاج موجّهة سطحيًا بعيدًا عن التوازن، تحكمها عملية نقل على السطح البيني مدفوعة بتأثير مارانغوني، مُنشِئًا ثلاثة أنماط بنيوية متميزة كدالة لزمن التعرض. عند تطبيقه على أغشية PVDF في التقطير الغشائي بفجوة مائية، حققت الأغشية المحسّنة تدفقًا بخاريًا قدره ~20 كجم م⁻² س⁻¹ مع رفض ملحي بنسبة 99.6%. وعند تطبيقه على أنظمة خالية من الإضافات، يُحقق MA-NIPS تحسينًا في التدفق بنسبة 1400% مقارنة بعينة التحكم NIPS (1.38←19.93 كجم م⁻² س⁻¹)، مُرسيًا التنظيم الحركي كإطار عمل ذاتي الكفاية لهندسة الأغشية دون تعديل كيميائي.

English Abstract

Thermally driven membrane distillation suffers from a persistent tradeoff between vapor permeability and wetting resistance. Conventional non-solvent induced phase separation (NIPS) tightly couples surface skin consolidation with bulk demixing, limiting morphological control. Mist-assisted NIPS (MA-NIPS), a pre-immersion kinetic intervention, decouples these processes via controlled microdroplet deposition. Mist exposure drives surface-directed, non-equilibrium demixing governed by Marangoni-driven interfacial transport, establishing three distinct structural regimes as a function of exposure time. Applied to PVDF membranes in water-gap membrane distillation, the optimized membranes achieve ~20 kg m⁻² h⁻¹ vapor flux with 99.6% salt rejection. Applied to additive-free systems, MA-NIPS yields a 1400% flux enhancement over the NIPS control (1.38→19.93 kg m-2 h-1), establishing kinetic regulation as a self-sufficient framework for membrane engineering without chemical modification.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Chemistry Engineering Chemical Engineering Research
Department:	College of Chemicals and Materials > Materials Science and Engineering
Thesis Advisor:	Turki Baroud,
Thesis Committee Members:	Dahiru Lawal, Fahad Alam,
Depositing User:	ALDO TRAVERSA GONZALEZ (g202393770)
Date Deposited:	02 Jun 2026 06:23
Last Modified:	02 Jun 2026 06:23
URI:	https://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/144454