Fabrication and Evaluating Cellulose Acetate Flat-Sheet FO Membranes with Ionic-Liquid ([HBet][Tf₂N]) and Inorganic (NaCl, MgCl₂) Draw Solutions
DOI:
https://doi.org/10.65405/g4w0pc68الكلمات المفتاحية:
أسيتات السليلوز (CA)؛ التناضح الأمامي (FO)؛ السائل الأيوني ([Hbet][Tf₂N])؛ المعالجة الحرارية.الملخص
أصبح التناضح الأمامي (FO) في الآونة الأخيرة أحد أكثر تقنيات الفصل الواعدة في مجال تحلية المياه، وذلك لاعتماده على فروق الضغط الاسموزي الطبيعية بدلًا من الحاجة إلى ضغوط هيدروليكية مرتفعة. يقوم مبدأ العملية على انتقال جزيئات الماء تلقائيًا من محلول مغذٍ منخفض التركيز إلى محلول سحب عالي التركيز عبر غشاء شبه منفذ يسمح بمرور الماء ويمنع مرور الأملاح. في هذه الدراسة، جرى تحضير أغشية مسطحة من أسيتات السليلوز (CA) بتركيزين بوليمريين مختلفين (20% و25% وزناً) بهدف تقييم العلاقة بين البنية الغشائية وأداء FO. أظهرت النتائج أن تقليل تركيز البوليمر يؤدي إلى زيادة ملحوظة في تدفق المياه، ولكن على حساب انخفاض كفاءة رفض الأملاح، مما يعكس المفاضلة التقليدية بين النفاذية والانتقائية. كما تم تحليل تأثير المعالجة الحرارية المزدوجة (20 دقيقة عند 60 °م و90 °م) بصورة منهجية. حقق الغشاء غير المعالج أعلى تدفق مائي بلغ 1.48 لتر·م⁻²·ساعة⁻¹، مقارنةً بـ 1.254 لتر·م⁻²·ساعة⁻¹ و1.006 لتر·م⁻²·ساعة⁻¹ للأغشية المعالجة عند 60 °م و90 °م على التوالي، وهو ما يبرز الانخفاض في التدفق الناتج عن تكثيف مصفوفة البوليمر بفعل الحرارة. ومن الجدير بالذكر أن الغشاء (CA-0) أظهر نفاذية مائية متفوقة عند استخدام السائل الأيوني ([Hbet][Tf₂N]) عند درجة الحرارة الحرجة العليا (UCST) كمحلول سحب. ففي غضون 30 ثانية، تم نقل ما يقارب 7.0 غرام من ماء التغذية عبر الغشاء، متفوقًا على محاليل الأملاح غير العضوية التقليدية مثل NaCl (6.33 غ) وMgCl₂ (4.12 غ) تحت نفس الظروف التشغيلية. تؤكد هذه النتائج أن السائل الأيوني عند UCST يوفّر قوة اسموزية دافعة أعلى، مما يحقق كفاءة تدفق محسّنة ويبرهن على إمكاناته الكبيرة كعامل سحب من الجيل الجديد في تحلية المياه باستخدام .FO
التنزيلات
المراجع
Achilli, A., Cath, T. Y., & Childress, A. E. (2010). Selection of inorganic-based draw solutions for forward osmosis applications. Journal of Membrane Science, 364(1–2), 233–241. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2010.08.010
Akther, N., Sodiq, A., Giwa, A., Daer, S., Arafat, H. A., & Hasan, S. W. (2015). Recent advancements in forward osmosis desalination : A review. CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL, 281, 502–522. https://doi.org/10.1016/j.cej.2015.05.080
Balyan, U., & Sarkar, B. (2015). Enhanced Separation of Polyethylene Glycol from Bovine Serum Albumin Using Electro-Ultrafiltration. Separation Science and Technology, 50(12), 1846–1859. https://doi.org/10.1080/01496395.2015.1014493
Cai, Y., Shen, W., Wei, J., Chong, H., Wang, R., Krantz, W. B., Fane, G., & Hu, X. (2015a). Environmental Science using responsive ionic liquid draw solutes †. Environmental Science: Water Research & Technology, 1, 341–347. https://doi.org/10.1039/C4EW00073K
Cai, Y., Shen, W., Wei, J., Chong, T. H., Wang, R., Krantz, W. B., Fane, A. G., & Hu, X. (2015b). Energy-efficient desalination by forward osmosis using responsive ionic liquid draw solutes. Environ. Sci.: Water Res. Technol., 1(3), 341–347. https://doi.org/10.1039/C4EW00073K
Cai, Y., Wang, R., Krantz, W. B., Fane, G., & Matthew, X. (2015). RSC Advances Exploration of using thermally responsive polyionic liquid hydrogels as draw agents in forward osmosis †. RSC Advances, 5, 97143–97150. https://doi.org/10.1039/C5RA19018E
Chekli, L., Phuntsho, S., Shon, H. K., Vigneswaran, S., Kandasamy, J., & Chanan, A. (2012). A review of draw solutes in forward osmosis process and their use in modern applications. Desalination and Water Treatment, 43(August 2015), 167–184. https://doi.org/10.1080/19443994.2012.672168
Chung, T.-S., Zhang, S., Wang, K. Y., Su, J., & Ling, M. M. (2012). Forward osmosis processes: Yesterday, today and tomorrow. Desalination, 287(C), 78–81. https://doi.org/10.1016/j.desal.2010.12.019
Idris, A. N. I., & Zain, N. M. A. T. (2007). EFFECT OF HEAT TREATMENT ON THE PERFORMANCE AND STRUCTURAL DETAILS OF POLYETHERSULFONE ULTRAFILTRATION MEMBRANES Membranes with good resistant and selectivity are necessary where efficient separation process is very important for the industrial sector to. Jurnal Teknologi, 44, 27–40.
Kimmerle, K., & Strathmann, H. (1990). Analysis of the structure-determining process of phase inversion membranes. Desalination, 79(2–3), 283–302. https://doi.org/10.1016/0011-9164(90)85012-Y
Kunst, B., & Sourirajan, S. (1970). Development and performance of some porous cellulose acetate membranes for reverse osmosis desalination. Journal of Applied Polymer Science, 14(10), 2559–2568. https://doi.org/10.1002/app.1970.070141011
Marth, E. H. (1998). Extended shelf life refrigerated foods: Microbiological quality and safety. Food Technology, 52(2), 57–62. https://doi.org/10.1081/E-EAFE2-120045616
Mehrparvar, A., Rahimpour, A., & Jahanshahi, M. (2014). Modified ultrafiltration membranes for humic acid removal. Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, 45(1), 275–282. https://doi.org/10.1016/j.jtice.2013.06.003
Minier-Matar, J., Hussain, A., Santos, A., Janson, A., Wang, R., Fane, A. G., & Adham, S. (2015). Advances in Application of Forward Osmosis Technology for Volume Reduction of Produced/Process Water from Gas-Field Operations. International Petroleum Technology Conference. https://doi.org/doi:10.2523/IPTC-18380-MS
Mohd Yusof, M. A., Abu Seman, M. N., & Hilal, N. (2016). Development of polyamide forward osmosis membrane for humic acid removal. Desalination and Water Treatment, 3994(February), 1–5. https://doi.org/10.1080/19443994.2016.1140283
Mustaffar, M. I., Ismail, a. F., & Illias, R. M. (2004). Study on the effect of polymer concentration on hollow fiber ultrafiltration membrane performance and morphology. Regional Conference on Engineering Education RCEE 2005, 1–12.
Phuntsho, S., Vigneswaran, S., Kandasamy, J., Hong, S., Lee, S., & Shon, H. K. (2012). Influence of temperature and temperature difference in the performance of forward osmosis desalination process. Journal of Membrane Science, 415–416, 734–744. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2012.05.065
Su, J., Yang, Q., Teo, J. F., & Chung, T. S. (2010a). Cellulose acetate nanofiltration hollow fiber membranes for forward osmosis processes. Journal of Membrane Science, 355(1–2), 36–44. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2010.03.003
Su, J., Yang, Q., Teo, J. F., & Chung, T.-S. (2010b). Cellulose acetate nanofiltration hollow fiber membranes for forward osmosis processes. Journal of Membrane Science, 355(1), 36–44. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2010.03.003
Tang, C. Y., She, Q., Lay, W. C. L., Wang, R., & Fane, A. G. (2010). Coupled effects of internal concentration polarization and fouling on flux behavior of forward osmosis membranes during humic acid filtration. Journal of Membrane Science, 354(1), 123–133. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2010.02.059
Thompson, N. A., & Nicoll, P. G. (2011). Forward osmosis desalination: a commercial reality. IDA World Congress - Perth Convention and Exhibition Centre (PCEC), Perth, Western Australia., 16.
Wang, Y., Lau, W. W. Y., & Sourirajan, S. (1994). Effects of pretreatments on morphology and performance of cellulose acetate (formamide type) membranes. Desalination, 95(2), 155–169. https://doi.org/10.1016/0011-9164(94)00011-5
Ward, F. a, & Pulido-Velazquez, M. (2008). Water conservation in irrigation can increase water use. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 105(47), 18215–18220. https://doi.org/10.1073/pnas.0805554105
Zhong, Y., Feng, X., Chen, W., Wang, X., Huang, K.-W., Gnanou, Y., & Lai, Z. (2015). Using UCST Ionic Liquid as a Draw Solute in Forward Osmosis to Treat High-Salinity Water. Environmental Science & Technology, acs.est.5b03747. https://doi.org/10.1021/acs.est.5b03747
التنزيلات
منشور
إصدار
القسم
الرخصة
الحقوق الفكرية (c) 2025 مجلة العلوم الشاملة

هذا العمل مرخص بموجب Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.








