مروری بر پیشرفتهای اخیر غشاهای مورد استفاده برای نانوصافش (NF) در حذف فلزات سنگین از پساب
محورهای موضوعی : پليمرها و نانوفناوری
فرزاد مهرجو
1
,
محمدصابر باغخانی پور
2
,
امیر علم
3
1 - تهران، دانشگاه علم و صنعت، مرکز پژوهش و فناوری علم و توسعه
2 - مركز پژوهش و فناوري
3 - تهران، دانشگاه علم و صنعت، مرکز پژوهش و فناوری علم و توسعه
کلید واژه: غشاء, نانوصافش, فلزات سنگین, حذف, پساب,
چکیده مقاله :
وجود یونهای فلزات سنگین در پساب های آلوده تهدیدی جدی برای سلامت انسان بوده و دفع صحیح آن ها از اهمیت بالایی برخوردار است. استفاده از غشاهای نانوصافش (Nanofiltration) به دلیل عملکرد کارآمد، طراحی سازگار و مقرون به صرفه بودن، به عنوان یکی از مؤثرترین روشهای حذف یون فلزات سنگین از پساب مطرح شده است. غشاهای نانوصافش (NF) ایجادشده از مواد پیشرفته به دلیل توانایی آن ها در آلودگی پساب در شرایط مختلف به طور فزاینده ای محبوب شده اند. ثابت شده است که ویژگیهای غشای نانوصافش (NF) برای حذف کارآمد یونهای فلزات سنگین از پساب، روشهای پلیمرشدن سطحی و پیوند، همراه با افزودن پرکننده‌های نانو، مؤثرترین روشهای اصلاح هستند. این پژوهش مروری بر فرایندهای اصلاح و عملکرد غشای نانوصافش (NF) برای حذف فلزات سنگین از پساب و همچنین بررسی کاربرد این غشاها برای تصفیه پساب یون فلزات سنگین است. بازده تصفیه بسیار بالا، مانند 90/99 %، با استفاده از غشاهای متشکل از پلی وینیل‌آمین (Polyvinyl Amine) و گلوتارآلدئید (Glutaraldehyde) برای حذف کروم سه ظرفیتی از پساب به دست آمده است. با این حال، غشاهای نانوصافش (NF) دارای معایب خاصی از جمله رسوب غشا هستند که تمیز کردن مکرر غشا بر طول عمر آن تأثیر می گذارد.
The presence of heavy metal ions in polluted wastewater represents a serious threat to human health, making proper disposal extremely important. The utilization of nanofiltration (NF) membranes has emerged as one of the most effective methods of heavy metal ion removal from wastewater due to their efficient operation, adaptable design, and affordability. NF membranes created from advanced materials are becoming increasingly popular due to their ability to depollute wastewater in a variety of circumstances. Tailoring the NF membrane’s properties to efficiently remove heavy metal ions from wastewater, interfacial polymerization, and grafting techniques, along with the addition of nano-fillers, have proven to be the most effective modification methods. This paper presents a review of the modification processes and NF membrane performances for the removal of heavy metals from wastewater, as well as the application of these membranes for heavy metal ion wastewater treatment. Very high treatment efficiencies, such as 99.90%, have been achieved using membranes composed of polyvinyl amine (PVAM) and glutaraldehyde (GA) for Cr3+ removal from wastewater. However, nanofiltration membranes have certain drawbacks, such as fouling of the NF However, nanofiltration membranes have certain drawbacks, such as fouling of the NF membrane. Repeated cleaning of the membrane influences its lifetime. membrane. Repeated cleaning of the membrane influences its lifetime.
1. Imdad S., Dohare R.K., A Critical Review on Heavy Metals Removal Using Ionic Liquid Membranes from the Industrial Wastewater, Chemical Engineering and Processing-Process Intensification, 173, 108812, 2022.
2. Frazzoli C., Ruggieri F., Battistini B., Orisakwe O.E., Igbo J.K., Bocca B. E-WASTE Threatens Health: The Scientific Solution Adopts the One Health Strategy, Environmental Research, 212, 113227, 2022.
3. NTPA 001., Valori Limita de Incarcare Cu Poluanti a Apelor Uzate Industriale Si Orasenesti Evacuate in Receptori Naturali, |Molecula H2O, 2023.
4. Altaf M., Yamin N., Muhammad G., Raza M.A., Shahid M., Ashraf R.S., Electroanalytical Techniques for the Remediation of Heavy Metals from Wastewater, In Water Pollution and Remediation: Heavy Metals, Springer: Cham, Switzerland, 53, 471–511, 2021.
5. Benassi L., Zanoletti A., Depero L.E., Bontempi E., Sewage Sludge Ash Recovery as Valuable Raw Material for Chemical Stabilization of Leachable Heavy Metals, Journal of Environmental Management, 245, 464–470, 2019.
6. Nekouei R.K., Pahlevani F., Assefi M., Maroufi S., Sahajwalla V., Selective Isolation of Heavy Metals from Spent Electronic Waste Solution by Macroporous Ion-Exchange Resins, Journal of Hazardous Materials, 371, 389–396, 2019.
7. Adeola, A.O., Nomngongo, P.N., Advanced Polymeric Nanocomposites for Water Treatment Applications: A Holistic Perspective, Polymers, 14, 2462, 2022.
8. Charcosset C., Ultrafiltration, Microfiltration, Nanofiltration and Reverse Osmosis in Integrated Membrane Processes, In Integrated Membrane Systems and Processes, 1st ed., Basile, A., Charcosset C., Eds., John Wiley & Sons, Ltd.: Hoboken, NJ, USA, 1–22, 2016.
9. Cao L., Zhang Y., Ni L., Feng X., A Novel Loosely Structured Nanofiltration Membrane Bioreactor for Wastewater Treatment: Process Performance and Membrane Fouling, Journal of Membrane Science, 644, 120128, 2022.
10. Ma Z., Ren L.F., Ying D., Jia J., Shao J., Sustainable Electrospray Polymerization Fabrication of Thin-Film Composite Polyamide Nanofiltration Membranes for Heavy Metal Removal, Desalination, 539, 115952, 2022.
11. Lofrano G., Carotenuto M., Libralato, G., Domingos R.F., Markus A., Dini L., Gautam R.K., Baldantoni D., Rossi M., Sharma S.K., Polymer Functionalized Nanocomposites for Metals Removal from Water and Wastewater: An Overview, Water Research, 92, 22–37, 2016.
12. Ma X., Zhao S., Tian Z., Duan G., Pan H., Yue Y., Li S., Jian S., Yang W., Liu K., MOFs Meet Wood: Reusable Magnetic Hydrophilic Composites Toward Efficient Water Treatment with Super-High Dye Adsorption Capacity at High Dye Concentration, Chemical Engineering Journal, 446, 136851, 2022.
13. Jian S., Chen Y., Shi F., Liu Y., Jiang W., Hu J., Han X., Jiang S., Yang W., Template-Free Synthesis of Magnetic La-Mn-Fe Tri-Metal Oxide Nanofibers for Efficient Fluoride Remediation: Kinetics, Isotherms, Thermodynamics and Reusability, Polymers, 14, 5417, 2022.
14. Wang J., Sun Y., Zhao X., Chen L., Peng S., Ma C., Duan G., Liu Z., Wang H., Yuan Y., A Poly (Amidoxime)-Modified MOF Microporous Membrane for High-Efficient Uranium Extraction from Seawater, e-Polymers, 22, 399–410, 2022.
15. Ma X., Zhao S., Tian Z., Duan G., Pan H., Yue Y., Li S., Jian S., Yang W., Liu K., MOFs Meet Wood: Reusable Magnetic Hydrophilic Composites Toward Efficient Water Treatment with Super-High Dye Adsorption Capacity at High Dye Concentration, Chemical Engineering Journal, 446, 136851, 2022.
16. Jian S., Chen Y., Shi F., Liu Y., Jiang W., Hu J., Han X., Jiang S., Yang W., Template-Free Synthesis of Magnetic La-Mn-Fe Tri-Metal Oxide Nanofibers for Efficient Fluoride Remediation: Kinetics, Isotherms, Thermodynamics and Reusability, Polymers, 14, 5417, 2022.
17. Wang J., Sun Y., Zhao X., Chen L., Peng S., Ma C., Duan, G., Liu Z., Wang H., Yuan, Y., A Poly (Amidoxime)-Modified MOF Microporous Membrane for High-Efficient Uranium Extraction from Seawater, e-Polymers, 22, 399–410, 2022.
18. Singh R., Introduction to Membrane Technology. In Membrane Technology and Engineering for Water Purification: Application, Systems Design and Operation, 2nd ed., Butterworth-Heinemann: Colorado Springs, CO, USA, 1–80, 2015.
19. Linder C., Kedem O., History of Nanofiltration Membranes from 1960 to 1990. In Nanofiltration: Principles, Applications, and New Materials, 2nd ed., Schäefer, A.I., Fane, A.G., Eds., WILEY-VCH GmbH: Weinheim, Germany, Chapter 1, 1–34, 2021.
20. Zhu J., Yuan S., Wang J., Zhang Y., Tian M., Van der Bruggen B., Microporous Organic Polymer-Based Membranes for Ultrafast Molecular Separations, Progress in Polymer Science, 110, 101308, 2020.
21. Goh P.S., Ismail A.F., A Review on Inorganic Membranes for Desalination and Wastewater Treatment, Desalination, 434, 60–80, 2018.
22. Bandehali S., Parvizian F., Ruan H., Moghadassi A., ShenJ., Figoli A., Adeleye A.S., Hilal N., Matsuura T., Drioli E., A Planned Review on Designing of High-Performance Nanocomposite Nanofiltration Membranes for Pollutants Removal from Water, Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 101, 78–125, 2021.
23. Park N., Kwon B., Kim I.S., Cho J. Biofouling Potential of Various NF Membranes with Respect to Bacteria and Their Soluble Microbial Products (SMP): Characterizations, Flux Decline, and Transport Parameters, Journal of Membrane Science, 258, 43–54, 2005.
24. Farahbakhsh J., Vatanpour V., Khoshnam M., Zargar M., Recent Advancements in the Application of New Monomers and Membrane Modification Techniques for the Fabrication of Thin Film Composite Membranes: A Review, Reactive & Functional Polymers, 166, 105015, 2021.
25. Fallahnejad Z., Bakeri G., Ismail A.F., Overcoming the Tradeoff Between the Permeation and Rejection of TFN Nanofiltration Membranes Through Embedding Magnetic Inner Surface Functionalized Nanotubes, Process Safety and Environmental Protection, 165, 815–840, 2022.
26. Ahmad N.N.R., Ang W.L., Teow Y.H., Mohammad A.W., Hilal N., Nanofiltration Membrane Processes for Water Recycling, Reuse and Product Recovery Within Various Industries: A Review, Journal of Water Process Engineering, 45, 102478, 2022.
27. Lau W.J., Ismail A.F., Goh P.S., Hilal N., Ooi B.S., Characterization Methods of Thin Film Composite Nanofiltration Membranes, Separation & Purification Reviews, 44, 135–156, 2014.
28. Li S., Wang X., Guo Y., Hu J., Lin S., Tu Y., Chen L., Ni Y., Huang L., Recent Advances on Cellulose-Based Nanofiltration Membranes and Their Applications in Drinking Water Purification: A Review, Journal of Cleaner Production, 333, 130171, 2022.
29. Francisco N.C., Harir M., Lucio M., Ribera G., Llado X.M., Rovira M., Caixach J., High-Field FT-ICR Mass Spectrometry and NMR Spectroscopy to Characterize DOM Removal Through a Nanofiltration Pilot Plant, Water Research, 67, 154–165, 2014.
30. Teixeira M.R., Rosa M.J., Nystrom M., The Role of Membrane Charge on Nanofiltration Performance, Journal of Membrane Science, 265, 160–166, 2005.
31. Johnson D.J., Al Malek S.A., Al-Rashdi B.A.M., Hilal N., Atomic Force Microscopy of Nanofiltration Membranes: Effect of Imaging Mode and Environment, Journal of Membrane Science, 389, 486–498, 2012.
32. Hurwitz G., Guillen G.R., Hoek E.M.V., Probing Polyamide Membrane Surface Charge, Zeta Potential, Wettability, and Hydrophilicity with Contact Angle Measurements, Journal of Membrane Science, 349, 349–357, 2010.
33. Epsztein R., DuChanois R.M., Ritt C.L., Noy A., Elimelech M., Towards Single-Species Selectivity of Membranes with Subnanometre Pores, Nature Nanotechnology, 15, 426–436, 2020.
34. Sutariya B., Karan S., A Realistic Approach for Determining the Pore Size Distribution of Nanofiltration Membranes, Separation and Purification Technology, 293, 121096, 2022.
35. Michaels A.S., Analysis and Prediction of Sieving Curves for Ultrafiltration Membranes-A Universal Correlation, Separation and Purification Technology, 15, 1305–1322, 1980.
36. Fu R.Y., Zhang, T., Wang, X.-M., Rigorous Determination of Pore Size Non-Uniformity for Nanofiltration Membranes by Incorporating the Effects on Mass Transport, Desalination, 549, 116318, 2023.
37. Bowen W.R., Mohammad A.W., Hilal N., Characterizations of Nanofiltration Membranes for Predictive Purposes-Use of Salts, Uncharged Solutes and Atomic Force Microscopy, Journal of Membrane Science, 126, 91–105, 1997.
38. Rafique M.S., Tahir M.B., Rafique M., Shakil M., Photocatalytic Nanomaterials for Air Purification and Self-Cleaning, In Nanotechnology and Photocatalysis for Environmental Applications, Tahir M.B., Rafique M., Rafique M.S., Eds., In Micro and Nano Technologies, Elsevier: Amsterdam, The Netherlands, 203–219, 2020.
39. Samavati Z., Samavati A., Goh P.S., Ismail A.F., Abdullah M.S., A Comprehensive Review of Recent Advances in Nanofiltration Membranes for Heavy Metal Removal from Wastewater, Chemical Engineering Research and Design, 189, 530–571, 2023.
40. Pinem J.A., Wardani A.K., Aryanti P.T.P., Khoiruddin K., Wenten I.G., Hydrophilic Modification of Polymeric Membrane Using Graft Polymerization Method: A Mini Review, IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 547, 012054, 2019.
41. Jamil T.S., Mansor E.S., Abdallah H., Shaban A.M., Souaya E.R., Novel Anti Fouling Mixed Matrix CeO2/Ce7O12 Nanofiltration Membranes for Heavy Metal Uptake, Journal of Environmental Chemical Engineering, 6, 3273–3282, 2018.
42. Mkpuma V.O., Moheimani N.R., Fischer K., Schulze A., Ennaceri H., Membrane Surface Zwitterionization for An Efficient Microalgal Harvesting: A Review, Algal Research, 66, 102797, 2022.
43. Guo C., Duan F., Zhang S., He, L., Wang M., Chen J., Zhang J., Jia, Q., Zhang Z., Du M., Heterostructured Hybrids of Metal–Organic Frameworks (MOFs) And Covalent–Organic Frameworks (COFs), Journal of Materials Chemistry, 10, 475–507, 2022.
44. Pakizeh M., May P., Matthias M., Ulbricht M., Preparation and Characterization of Polyzwitterionic Hydrogel Coated Polyamide-Based Mixed Matrix Membrane for Heavy Metal Ions Removal, Journal of Applied Polymer Science, 137, 49595, 2020.
45. Elimelech M., Zhu, X., Childress A.E., Hong S., Role of Membrane Surface Morphology in Colloidal Fouling of Cellulose Acetate and Composite Aromatic Polyamide Reverse Osmosis Membranes, Journal of Membrane Science, 127, 101–109, 1997.
46. Zhang W., Jiang F., Membrane Fouling in Aerobic Granular Sludge (AGS)-Membrane Bioreactor (MBR): Effect of AGS Size, Water Research, 157, 445–453, 2019.
47. Huisman I.H., Pradanos P., Hernandez A., The Effect of Protein–Protein and Protein–Membrane Interactions on Membrane Fouling in Ultrafiltration, Journal of Membrane Science, 179, 79–90, 2000.
48. Rana D., Matsuura T., Surface Modifications for Antifouling Membranes, Chemical Reviews, 110, 2448–2471, 2010.
49. Lee J., Kim I.S., Hwang M.H., Chae K.J., Atomic Layer Deposition and Electrospinning as Membrane Surface Engineering Methods for Water Treatment: A Short Review, Environmental Science: Water Research & Technology, 6, 1765–1785, 2020.
50. Nikkola J., Sievanen, J., Raulio, M., Wei, J., Vuorinen, J., Tang C.Y., Surface Modification of Thin Film Composite Polyamide Membrane Using Atomic Layer Deposition Method, Journal of Membrane Science, 450, 174–180, 2014.
51. Wang C., Chen Y., Hu X., Guo P., Engineering Novel High Flux Thin-Film Composite (TFC) Hollow Fiber Nanofiltration Membranes Via a Facile and Scalable Coating Procedure, Desalination, 526, 115531, 2022.
52. Yadav D., Karki S., Ingole P.G., Current Advances and Opportunities in the Development of Nanofiltration (NF) Membranes in the Area of Wastewater Treatment, Water Desalination, Biotechnological and Pharmaceutical Applications, Journal of Environmental Chemical Engineering, 10, 108109, 2022.
53. Karki S., Ingole P.G., Development of Polymer-Based New High Performance Thin Film Nanocomposite Nanofiltration Membranes by Vapor Phase Interfacial Polymerization for the Removal of Heavy Metal Ions, Chemical Engineering Journal, 446, 137303, 2022.
54. Zhang X., Jin P., Xu D., Zheng J., Zhan Z.M., Gao Q., Yuan S., Xu Z.L., Bruggen B.V.D., Triethanolamine Modification Produces Ultra-Permeable Nanofiltration Membrane with Enhanced Removal Efficiency of Heavy Metal Ions, Journal of Membrane Science, 644, 120127, 2022.
55. Han S., Li W., Xi H., Yuan R., Long J., Xu C., Plasma-Assisted In-Situ Preparation of Graphene-Ag Nanofiltration Membranes for Efficient Removal of Heavy Metal Ions, Journal of Hazardous Materials, 423, 127012, 2022.
56. Yang Y., Wang S., Zhang J., He B., Li J., Qin S., Yang J., Zhang J., Cui Z., Fabrication of Hollow Fiber Nanofiltration Separation Layer with Highly Positively Charged Surface for Heavy Metal Ion Removal, Journal of Membrane Science, 120534, 2022.
57. Kocanova V., Cuhorka J., Dusek L., Mikulasek P., Application of Nanofiltration for Removal of Zinc from Industrial Wastewater, Desalination and Water Treatment, 75, 342–347, 2017.
58. Yang W., Wang Y., Wang Q., Wu J., Duan G., Xu W., Jian S., Magnetically Separable and Recyclable Fe3O4@PDA Covalent Grafted By L-Cysteine Core-Shell Nanoparticles Toward Efficient Removal of Pb2+. Vacuum, 189, 110229, 2021.
59. Mukherjee R., Mondal M., Sinha A., Sarkar S., De S., Application of Nanofiltration Membrane for Treatment of Chloride Rich Steel Plant Effluent, Journal of Environmental Chemical Engineering, 4, 1–9, 2016.
Recent Advances in Membranes Used for Nanofiltration to Remove Heavy Metals from Wastewater: A Review
Farzad Mehrjo1*, Amir Alam1, MohammadSaber Baghkhanipour1
1. Tehran, University of Science and Technology, Research and Technology Centre of Science and Development
Email address for correspondence author: Elmotosee@iust.ac.ir
Abstract:
The presence of heavy metal ions in polluted wastewater represents a serious threat to human health, making proper disposal extremely important. The utilization of nanofiltration (NF) membranes has emerged as one of the most effective methods of heavy metal ion removal from wastewater due to their efficient operation, adaptable design, and affordability. NF membranes created from advanced materials are becoming increasingly popular due to their ability to depollute wastewater in a variety of circumstances. Tailoring the NF membrane’s properties to efficiently remove heavy metal ions from wastewater, interfacial polymerization, and grafting techniques, along with the addition of nano-fillers, have proven to be the most effective modification methods. This paper presents a review of the modification processes and NF membrane performances for the removal of heavy metals from wastewater, as well as the application of these membranes for heavy metal ion wastewater treatment. Very high treatment efficiencies, such as 99.90%, have been achieved using membranes composed of polyvinyl amine (PVAM) and glutaraldehyde (GA) for Cr3+ removal from wastewater. However, nanofiltration membranes have certain drawbacks, such as fouling of the NF membrane. Repeated cleaning of the membrane influences its lifetime.
Keywords: Membranes, Nanofiltration, Heavy metal, Removal, Wastewater
مروری بر پیشرفتهای اخیر غشاهای مورد استفاده برای نانوصافش (NF) در حذف فلزات سنگین از پساب
فرزاد مهرجو1*، امیر علم1، محمدصابر باغخانیپور1
1 تهران، دانشگاه علم و صنعت، مرکز پژوهش و فناوری علم و توسعه
چکیده
وجود یونهای فلزات سنگین در پسابهای آلوده تهدیدی جدی برای سلامت انسان میباشد بوده و دفع صحیح آنها از اهمیت بالایی برخوردار است. استفاده از غشاهای نانوصافش (Nanofiltration) بهدلیل عملکرد کارآمد، طراحی سازگار و مقرون بهصرفه بودن، بهعنوان یکی از مؤثرترین روشهای حذف یون فلزات سنگین از پساب مطرح شده است. غشاهای نانوصافش (NF) ایجادشده از مواد پیشرفته بهدلیل توانایی آنها در آلودگی پساب در شرایط مختلف بهطور فزایندهای محبوب شدهاند. ثابت شده است که ویژگیهای غشایء نانوصافش (NF) برای حذف کارآمد یونهای فلزات سنگین از پساب، روشهای پلیمرشدن سطحی و پیوند، همراه با افزودن پرکننده‌های نانو، مؤثرترین روشهای اصلاح هستند. این پژوهش مروری بر فرآیندهای فرایندهای اصلاح و عملکرد غشای نانوصافش (NF) برای حذف فلزات سنگین از پساب و همچنین بررسی کاربرد این غشاها برای تصفیه پساب یون فلزات سنگین بررسی شده است. راندمان تصفیه بسیار بالا، مانند %90/99%، با استفاده از غشاهای متشکل از پلیوینیل آمین (Polyvinyl Amine) و گلوتارآلدئید (Glutaraldehyde) برای حذف کروم سه ظرفیتی از پساب بهدست آمده است. با این حال، غشاهای نانوصافش (NF) دارای معایب خاصی از جمله رسوب غشاء هستند که تمیز کردن مکرر غشاء بر طول عمر آن تأثیر میگذارد.
کلید واژه: غشاء، نانوصافش، فلزات سنگین، حذف، پساب
1 مقدمه
منابع آب سطحی و زیرزمینی به دلیل یونهای فلزات سنگین موجود در تخلیه‌های صنایع مختلف در معرض تخریب و آلودگی قرار دارند. اثرات مضر یونهای فلزات سنگین بر سلامت انسان مستلزم حذف کامل آنها از پسابهای مختلف با استفاده از فناوریهای پیشرفته تصفیه است [1]. فرآیندفرایندهای تولید کالاهای مختلف مانند رنگ، باتری خودرو، رنگدانهها و کودها عمدتاً منجر به آلودگی منابع آب میشوند [2]. قرار گرفتن بیش از حد در معرض یون-های فلزات سنگین میتواند باعث ایجاد بیماریهای شدید در انسان و حیوانات شود [32]. جدول 1 برخی از فلزات سنگین موجود در پساب، اثرات آنها بر سلامت انسان [4]، و غلظت مجاز آنها در پساب طبق NTPA 001/2002 [53] را نشان میدهد. روشهای مرسوم برای تصفیه پساب آلوده به یونهای فلزات سنگین شامل تصفیه الکتروشیمیایی، شناورسازی، تبادل یونی و رسوب شیمیایی است [8-64]. هر روش محدودیتهای خاص خود را دارد،؛ از جمله میتوان به تشکیل مقدار زیادی لجن در رویکرد رسوب شیمیایی [9،105]، راندمان تصفیه پایین، هزینه رزین بالا و مشکلات در بازسازی رزین مصرف شده در فرآیندفرایند تبادل یونی را اشاره کرد [11،126]. در حال حاضر، فناوری مبتنی بر غشاء بهعنوان یک روشی مؤثر و مقیاسپذیر برای حذف یونهای فلزات سنگین موجود در پساب در نظر گرفته شده است [13]. استفاده متداولترین مواد غشایی مورداستفاده، مواد پلیمری، سرامیکی و ترکیبی هستند [14]. اما استفاده از غشاهای پلیمری به دلیل سهولت کار، نرخ گزینشپذیری عالی و اصلاح سطح، انتخاب ارجح است [157]. ریزصافش (Microfiltration)، نانوصافش (NF)، اولتراصافش (Ultrafiltration) و اسمز معکوس (Reverse Osmosis) چهار طبقهبندی از غشاها هستند که برای فناوریهای مبتنی بر غشاءغشا استفاده میشوند [168]. با این حال، اسمز معکوس (RO) و نانوصافش (NF) به مناسبترین فناوریها برای تصفیه آب و نمکزدایی تبدیل شدهاند [19-17].
جدول 1 اندامها و سیستمسامانههای اصلی انسان تحت تأثیر یونهای فلزات سنگین موجود در پساب و مقادیر مجاز طبق NTPA 001/2002 [53].
ردیف | فلزات سنگین | تأثیرات بر اندامها و | غلظت مجاز (mg/dm3) |
1 | جیوه (Hg2+) |
| 05/0 |
2 | کروم (Cr3+، Cr6+) | دستگاه گوارش و تناسلی، چشایی، مغز، پانکراس، کلیهها، کبد، پوست و ریهها | 1/0 |
3 | کادمیم (Cd2+) |
| 2/0 |
4 | روی (Zn2+) | پوست و معده | 5/0 |
5 | آرسنیک (As+) |
| 1/0 |
6 | نیکل (Ni2+) | دستگاه گوارش، پوست، کلیهها و ریهها | 5/0 |
7 | مس (Cu2+) |
| 1/0 |
8 | منگنز (Mn2+) | دستگاه تنفسی و مغز | 1 |
9 | سرب (Pb2+) |
| 2/0 |
نانوصافش (NF) یک روش جداسازی مبتنی بر غشاءغشا است که از فشار هیدرواستاتیکی برای انتقال مولکولها در میان غشاهای نیمه‌تراوا استفاده میکند (شکل 1). این روش به املاح و حلالهایی با وزن مولکولی کم اجازه میدهد تا در غشاءغشا حرکت کنند، در حالی که مولکولهای بزرگتر به دام افتادهاند. غشاهای نانوصافش (NF) دارای آستانه وزن مولکولی در حدود 400 تا 500 دالتون، قطر منافذ بین 5/0 تا 2 نانومتر و نیاز به فشار کاری در محدوده 10 تا 50 بار دارند. آنها ظرفیت نگهداری گونههای خنثی با وزن مولکولی بین 200 تا 300 گرم بر مول را دارند و یونهای معدنی را از طریق ترکیبی از برهمکنشهای الکترواستاتیکی بین غشای باردار و یونها دفع میکنند [20،219]. نانوصافش (NF) چندین مزیت را نسبت به سایر فناوریهای غشایی از جمله دفع قوی‌تر یونهای شار و دو ظرفیتی بالاتر، کاهش مصرف انرژی و فشار کاری پایین‌تر را فراهم میکند. این امر آن را به یک فناوری امیدوارکننده‌ای برای حذف روغن و گریس، ذرات معلق، فلزات سنگین، رنگ‌ها و سایر مواد شیمیایی از پسابهای صنعتی و آب آشامیدنی تبدیل کرده است [22،1023]. غشاهای نانوصافش (NF) را میتوان با اصلاح ترکیب، ریختشناسی و ساختار آنها برای افزایش نفوذپذیری و، گزینشپذیری و پایداری شیمیایی و مکانیکی آنها بهبود بخشید. غشاهای کامپوزیت فیلم نازک (Thin Film Composite) بهدلیل سرعت حذف فلزات سنگین، نفوذپذیری آب بالا و پایداری مکانیکی و شیمیایی قوی بهصورت تجاری مورداستفاده قرار میگیرند [26-2411].
شکل 1 اساس روش حذف آلایندهها از پساب با استفاده از غشای نانوصافش (NF).
نمکزدایی غشایی یک روشی بسیار کارآمد برای تصفیه آب شور و پساب میباشد بوده و اخیراً مورد توجه قرار گرفته است. چالش کلیدی در پژوهشهای غشاءغشا، ساخت غشاهای بسیار نفوذپذیر و پایدار با گزینشپذیری عالی، خواص فیزیکی و شیمیایی مطلوب و خواص ضدرسوب است [1229-27]. برای دستیابی به این هدف، فناوری نانو بهعنوان یک رویکردی امیدوارکننده برای توسعه غشاهای جدید برای کاربردهای صنعتی ظاهر شده است. سنتز نانوذرات با جذب قوی آلایندهها، سازگاری بالا با ماتریس غشایی و سطح ویژه بالا از مهمترین موارد است . علاوهبر این، اندازه ذرات، یک عاملی حیاتی است که بر عملکرد انتقال جرم و جداسازی غشاءغشا و همچنین امکان استفاده مجدد از آنها تأثیر میگذارد [33-3013].
اگرچه نانومواد، بهویژه پرکننده‌های معدنی، میتوانند مسیرهای نفوذ عالی را برای مکان‌های فعال برای جذب آلاینده فراهم کنند، نقص‌های ناخواسته بین ماتریس پلیمری و پرکننده‌ها، پراکندگی ضعیف نانومواد در سطح غشاءغشا یا در ساختار غشاءغشا و تراکم نانومواد میتواند جداسازی انتخابی آلایندهها را تا حد زیادی کاهش دهد [3014]. این پژوهش بر روی غشاهای نانوصافش (NF) و استفاده از آنها برای حذف فلزات سنگین از پساب تمرکز دارد. با این حال، بسیاری از غشاها برای حذف رنگ‌ها [34،35،1536]، فلورایدفلورید [37،38،3916] و غیره سنتز و مطالعه شدهاند. چند نمونه در بخشهای بعدی و جدول 2 آورده شده است.
جدول 2 غشاهای سنتز شده و مورداستفاده برای حذف آلاینده های مختلف.
ردیف |
| آلاینده | کارائی تصفیه (%) |
1 | کامپوزیت چوب@ZIF-67 | رنگ قرمز کنگو | 28/99 |
2 | غشای درشتمتخلخل مبتنی بر MOF | اورانیوم | 60/80 |
3 | اکسید سه |
| 33/99 |
مواد چارچوب فلزی آلی (Metal-Organic Framework Materials) که دارای سطح ویژه فوق العاده بالایی هستند برای تخریب رنگ قرمز کنگو از پساب مورد مطالعه قرار گرفته شدند. محققان کامپوزیتهای چوب@ZIF-67 را با رشد ZIF-67 بر روی سطوح چوب توسعه دادند. علاوهبر این، کامپوزیتهای مغناطیسی آبدوست WC-Co با کربنسازی چوب@ZIF-67 سنتز شدند. آنها این کامپوزیتهای WC-Co بهطور مؤثری محل‌های فعال نانوذرات Co/C (هسته-پوسته مغناطیسی) را با ساختار متخلخل سلسله مراتبی چوب کربنی کردن ترکیب شدندکردند. در غلظت رنگ 1200 میلیگرم بر لیتر، راندمان بازده حذف قابلتوجه 98/99 درصد تحت گرانش را نشان داد. هنگامی که به یک پمپ پریستالتیک با شار 104 × 1 L m-2h-1 برای محلول قرمز کنگو (100 میلیگرم بر لیتر) متصل میشود، صافش، راندمان بازده حذف چشمگیر نزدیک به 28/99 درصد را نشان داد. علاوهبر این، صافش قابلیت استفاده مجدد بالایی را ارائه داد. رنگهای جذب شده را میتوان بهراحتی از طریق سوزاندن ساده از بین برد [3415]. محققان یک غشای درشتمتخلخل جدیدی را بر اساس چارچوب‌های فلزی-آلی (MOFs) برای استخراج اورانیوم بسیار کارآمد از آب دریا از طریق صافش مداوم بررسی کرده‌اند. برای رسیدن به این هدف، UiO-66 با پلی (آمیدوکسیم) (Poly (Amidoxime)) اصلاح شد تا پراکندگی آن در محلولی حاوی اکسید گرافن و الیاف پنبه در N,N-دیمتیل فرمامید (N,N-dimethylformamide) افزایش یابد. غشای درشتمتخلخل مبتنی بر MOF، که آبدوستی فوقالعادهای از خود نشان داد، بهراحتی با صافش مکش ساده ساخته شد. این غشاءغشا ظرفیت استخراج اورانیوم 579 میلیگرم بر گرم را در آب دریا شبیهسازی شده حاوی 32 ppm U پس از تنها 24 ساعت نشان داد. قابل ذکر است که 100 میلیگرم غشاءغشا UiO-66@PAO بهطور مؤثر 60/80 درصد از یونهای اورانیل را از آب دریا حذف کرد [4017]. نانوالیاف الکتروریسی شده مغناطیسی متشکل از اکسید سهفلزی La-Mn-Fe (LMF NFs) برای حذف فلوراید سنتز شدند. نانوصافش (NF) اکسید سهفلزی از طریق الکتروریسی و سپس عملیات حرارتی تهیه شدند. قابل ذکر است که نانوالیاف توزیع یکنواختی از نانوذرات مغناطیسی Fe3O4 را در امتداد محور خود نشان میدهند که بهطور مؤثر از تجمع آنها جلوگیری میکند. ماهیت مغناطیسی نانوصافش (NF) اکسید سهفلزی فیبری جداسازی آسان آنها از محلول را با اعمال یک آهنربای خارجی پس از جذب فلورایدفلورید را تسهیل میکند. بالاترین راندمان بازده برای اصلاح فلورایدفلورید 33/99 درصد بود [3916]. علاوهبر این، غشاهای نانوصافش (NF) و روشهای مشخصه و ویژگیهای غشاهای نانوصافش (NF) شرح داده شده است. در نهایت، این مطالعه کاربردهای غشاهای نانوصافش (NF) برای تصفیه پساب حاوی یونهای فلزات سنگین را ارائه میکند. اطلاعات مربوط به غشاهای نانوصافش (NF) در این پژوهش در شکل 2 ارائه شده است.
شکل 2 اطلاعات مربوط به غشاهای نانوصافش (NF) ارائه شده در این پژوهش.
2 غشاهای نانوصافش (NF)
در ابتدا، نانوصافش (NF) بهعنوان شاخهای از اسمز معکوس (RO) و اولتراصافش (UF) توسعه یافت. از اینرو، بسته به کاربرد آن، ابتدا اسمز معکوس (RO) باز یا اولتراصافش (UF) تنگ نامیده میشد. به دست آوردن غشاهای استات سلولز (Cellulose Acetate) نامتقارن یا ناهمسانگرد Loeb-Sourirajan (L-S) در اواخر دهه 1950 برای نمکزدایی آب دریا، پایه و اساس توسعه غشاهای نانوصافش (NF) و همچنین غشاهای تحتفشار در بخشهای اسمز معکوس (RO) و اولتراصافش (UF) را در اوایل دهه 1960 فراهم کرد [4118]. این غشاها بهعنوان پایهای برای توسعه غشاهای امروزی در بخشهای اسمز معکوس (RO) و اولتراصافش (UF) عمل کردند. اخیراً، یک اولتراصافش (UF) نامتقارن ایجادشده که توسط کامپوزیتهای اسمز معکوس (RO) با پوشش زیرمیکرون روی یک لایه انتخابی پشتیبانی شد. پیشرفت‌ها در فناوریهای اسمز معکوس (RO) و اولتراصافش (UF) منجر به ظهور میدان جدیدی به نام نانوصافش (NF) شد که برای تقریباً 15 سال از سال 1960 مورد تحقیق و توسعه قرار گرفت. در دهه 1970، طیفی از غشاهای نامتقارن استات سلولز (CA)، کل طیفبرای را از اسمز معکوس (RO) تا اولتراصافش (UF) در دسترس بودند [4219]. محدودیتهای استات سلولز (CA) بهعنوان یک ماده غشایی مشاهده شد و بنابراین نانوصافش (NF) نمیتواند بهطور گسترده مورد استفاده قرار گیرد [43]. بنابراین، استات سلولز (CA) (شکل 3) با مواد دیگری مانند پلیاتر سولفون (Polyether Sulfone) (شکل 4)، پلیسولفون (Polysulfone) (شکل 5)، پلیوینیل کلراید (Polyvinyl Chloride) (شکل 6)، پلیآمید (Polyamide) (شکل 7)، یا پلیوینیلیدین فلورایدفلورید (Polyvinylidene Fluoride) (شکل 8) جایگزین شده است. پلیمرها مانند پلیوینیل کلراید (PVC) را میتوان بهدلیل قرار گرفتن مداوم در معرض فشار بالا در آب تصفیه شده شستوشو داد [4420]. با این حال، غشاهای نانوصافش (NF) برای دستیابی به تعادل انتخابی/شار موردنیاز بهاندازه کافی خوب نبودند [45،46]. سپس غشاهای کامپوزیتی بر اساس پلیمرشدن سطحی با پشتیبانی اولتراصافش (UF) با یک مانع انتخابی زیرمیکرونی توسعه یافتندیافته و [47]. جایگزین دیگر توسعه غشاهای نانوصافش (NF) سرامیکی و معدنی بود [4821].
شکل 3 ساختار شیمیایی استات سلولز (CA).
شکل 4 ساختار شیمیایی پلیاتر سولفون (PES).
شکل 5 ساختار شیمیایی پلیسولفون (PSF).
شکل 6 ساختار شیمیایی پلیونیل کلراید (PVC).
شکل 7 ساختار شیمیایی پلیآمید (PA).
شکل 8 ساختار شیمیایی پلیونیلدین فلورایدفلورید (PVDF).
غشاهای نانوصافش (NF) که معمولاً از سه لایه کامپوزیت فیلم نازک (TFC) تشکیل شده و دارای یک لایه پشتیبانی در بالا هستند که انتقال انبوه را تسهیل میکند. لایه دوم به عنوان غشای اولتراصافش (UF) یا ریزصافش (MF) عمل میکند و لایه اول را پشتیبانی میکند. با این عملکرد، سومین لایه پشتیبان لایه فعال، آبدوستی، بار غشاءغشا و ویژگیهای سطح را کنترل میکند. سلولز احیاء شده و پلیوینیل الکل (Polyvinyl Alcohol) دو ماده متداول آبدوست هستند که برای ساخت غشاهای نانوصافش (NF) استفاده میشوند [4922]، ]. اما پلیمرهای مصنوعی دیگر نیز از سال 2010 بهدلیل مناسب بودن برای کاربردهای خاص محبوبیت پیدا کردند [50]. با این حال، فناوری غشاءغشا دارای معایبی است، مانند رسوب غشاءغشا و هزینههای سرمایهگذاری اولیه بالا، که نیاز به روشهای تصفیه دیگری دارد [4]. یک مشکل اصلی همچنین رسوب زیستی غشاها با باکتریها و محصولات میکروبی محلول است. رسوب زیستی میتواند مشکلات قابلتوجهی از نظر راندمان بازده حذف در طول صافش و شار ایجاد کند [5123]. برای افزایش عملکرد غشاهای نانوصافش (NF)، روشهای مختلفی مانند تصفیه پلاسما و شیمیایی، اشعه ماوراء بنفشپرتو فرابنفش، ترکیب افزودنی، پیوند، پیوند متقابل و پوششهای جذبشده برای اصلاح سطح غشاءغشا استفاده میشود. برای مثال، اتصال متقابل با ترکیبات هیدروکسیل برای بهبود پایداری غشاءغشا، افزایش آبدوستی سطوح پلیآمید (PA) و کاهش برش مولکولی استفاده میشود [52]. اخیراً توسعه غشاهای نانوصافش (NF) با بار مثبت برای حذف فلزات سنگین با استفاده از رویکرد پلیمرشدن سطحی توجهها را به خود جلب کرده است . پژوهشها نشان دادهاند که افزودن نانوذرات و ایجاد لایههای میانی و سورفکتانت‌ها سطح‌فعال‌ها میتواند شار نفوذ غشاهای نانوصافش (NF) را افزایش دهد [5324]. جدول زمانی برای کشف و استفاده از غشاهای نانوصافش (NF) در شکل 9 نشان داده شده است. غشاهای نانوصافش (NF) تجاری موجود بهدلیل اندازه منافذ تقریباً 1 نانومتر شناخته میشوند. وزن مولکولی آنها بین 300 تا 500 دالتون است. در حالی که غشاهای نانوصافش (NF) حذف نمک کم (30-10%) را برای نمکهای تک ظرفیتی (مانند NaCl) نشان دادند، آنها همنچنین حذف نمک بالایی (100-80%) را برای نمکهای دو ظرفیتی (مانند Na2SO4) نشان دادند. این ویژگیهای ذاتی غشاهای نانوصافش (NF) را از غشاهای اسمز معکوس (RO) متمایز میکند و به غشاهای نانوصافش (NF) انتخابی برتر برای کلاس‌های مختلف یونها و مولکولهای کوچک میدهد. در نتیجه، غشاهای نانوصافش (NF) در کاربردهای تخصصی در صنایع مختلف از جمله تصفیه آب و پساب، فناوری زیستی، مهندسی مواد غذایی و داروسازی کاربرد گستردهای پیدا کرده است [5425].
شکل 9 جدول زمانی نشان‌دهنده استفاده از غشاها در طول زمان، از زمان کشف آنها در سال 1950.
3 روشهای مشخصهسازی غشاهای نانوصافش (NF)
پژوهشهای اخیر بر روی توسعه غشاهایی متمرکزشده که میتوانند بهطور همزمان میزان دفع و میزان نفوذ املاح را افزایش دهند. برای دستیابی به این هدف، درک کامل پارامترهای مختلف غشاءغشا ضروری و روشهای مختلف توصیف میتوانند در این فرآیندفرایند کمک کنند. بنابراین، قبل از انجام آزمایش‌های نانوصافش (NF)، مشخص کردن غشاهای نانوصافش (NF) با استفاده از روشهای مختلف برای تعیین خواص فیزیکی و شیمیایی، پایداری و عملکرد جداسازی مفید است. ابزارهای تحلیلی مختلفی در دسترس هستند که میتوانند برای توصیف غشاهای نانوصافش (NF) مورد استفاده قرار گیرند؛، از جمله چندین روش شیمیایی و فیزیکی که اندازه منافذ یا توزیع نانوحفره روی سطح، زبری سطح، ریختشناسی سطح، سازگاری، توپوگرافی و برهمکنشهای بین غشاءغشا و نانوذرات را تعیین میکنند. [55]. طیف‌سنجی فروسرخ تبدیل فوریه (Fourier Transform Infrared Spectroscopy) میتواند باند لایه پلیآمید (PA) و نوار بستر را شناسایی کند. همچنین ترکیب غشاءغشا، ریختشناسی و ساختار را مشخص میکند. زیرا عمق پرتو فروسرخ از ضخامت لایه پلیآمید (PA) بیشتر است [56،5726]. پتانسیل زتا، روشی است که معمولاً برای تعیین ویژگی بار سطحی غشاهای نانوصافش (NF) در یک محیط آبی در سطوح مختلف pH استفاده میشود [58].و تجزیه و تحلیل پتانسیل زتا برای درک خواص اسید-باز، راندمان جداسازی و تمایل رسوب غشاءغشا نانوصافش (NF) تحت شرایط pH مختلف مهم است. از الکترواسمز میتوان برای اندازهگیری پتانسیل زتا منفذ غشاءغشا عمود بر سطح غشاءغشا استفاده کرد [5927]. طیف‌سنجی فوتوالکترون پرتو ایکس (X-ay Photoelectron Spectroscopy) یک روش طیف‌سنجی‌ای است که اطلاعاتی در مورد ترکیب اصلی غشاهای نانوصافش (NF) و ساختار پیوند متقابل لایه پلیآمید (PA) را ارائه میکند که برای اهداف پژوهشها مفید است. روش پراش اشعه ایکس (X-ray Diffraction) در تعیین خواص بلوری غشاءغشای نانوصافش (NF)، از جمله ادغام نانوذرات در سطح غشاءغشا مفید است [5528]. علاوهبر این، تشدید مغناطیسی هستهای (Nuclear Magnetic Resonance) یک روشی مفید برای توصیف ساختار آلی مونومر تازه تهیه شده و هر گونه تغییر در ساختار اتصال عرضی سطح غشاءغشا است. [60]. ابزارها و روشهای متعددی برای تخمین ویژگیهای فیزیکی غشای نانوصافش (NF) در دسترس است که پژوهشهای در این زمینه را جذاب میکند.مانند فن جذب-واجذب گاز که به روش برونائر-امت- تلر (Brunauer-Emmett-Teller) نیز معروف است، یکی از رزوشهایی است که ارزیابی مستقیمی از توزیع اندازه منافذ را ارائه میدهد [6129]. تجزیه و تحلیل ریختشناسی غشاءغشای مرکب، از نانومتر تا صدها میکرومتر، میتواند با استفاده از روش های مختلف میکروسکوپ الکترونی انجام شود. سه نوع رایج میکروسکوپ الکترونی مورداستفاده برای بررسی خواص ریختشناسی غشاهای نانوصافش (NF) عبارتند از میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (Field Emission Scanning Electron Microscopy) [56،2662]، میکروسکوپ الکترونی روبشی (Scanning Electron Microscopy) [55] و میکروسکوپ الکترونی عبوری (Transmission Electron Microscopy). [63]. این روش‌ها مزیت تولید داده‌های بصری در ریختشناسی غشاءغشا را با وضوح مطلوب ارائه میدهند. میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) میتواند بهطور مستقیم اندازه و توزیع منافذ را با استفاده از اشباع سطح معکوس تعیین کند. [63]. میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) میتواند برای بررسی سطح غشاءغشا، سطح مقطع غشا، لایههای رسوبی و ضخامت مورد استفاده قرار گیرد [5528]. طیف‌سنجی نابودی پوزیترون (Positron Annihilation Spectroscopy) ابزار پیشرفتهای است که برای آنالیز منافذ مولکولی و جاهای خالی در مواد غشایی به روشی غیرمخرب و توصیفی-تحلیلی استفاده میشود. [64]. میکروسکوپ نیروی اتمی (Atomic Force Microscopy) میتواند مستقیماً زبری سطح، توپوگرافی، توزیع اندازه منافذ و برهمکنش نیرو بین غشاءغشا و کلوئیدها را تعیین کند [65،6630]. آبدوستی، آبگریزی یا ترشوندگی غشاءغشای نانوصافش (NF) را میتوان با کمک یک تحلیلگر زاویه تماس تعیین کرد [6731].
گزینشپذیری دفع املاح - املاح یک جنبه‌ای حیاتی از عملکرد غشاءغشا است، زیرا توانایی غشاءغشا را برای رد انتخابی املاح مختلف در آب تعیین میکند. این گزینشپذیری متکی به عملکردهای مختلف رد، از جمله مانع فضایی، اثر دونان و اثر دیالکتریک است [68،69،70،7132]. یک ویژگی کلیدی غشاءغشا که بر گزینشپذیری دفع املاح - املاح حاکم است با توزیع اندازه منافذ غشاءغشا نشان داده میشود [72،73،7433]. توزیع یکنواختتر اندازه منافذ در نظر گرفته میشود که به گزینشپذیری بالاتر دفع املاح - املاح کمک میکند [75]. معمولاً، توزیع اندازه منافذ غشاءغشا با برازش مدل با داده‌های رد تجربی به دست آمده برای طیفی از املاح کاوشگر با اندازه‌های مختلف تعیین میشود [76،7734]. بهطور معمول، منافذ غشایی نانوصافش (NF) قرار است از توزیع لاگ-نرمال (Log-normal) پیروی کنند که با دو پارامتر قابل تنظیم که نشان دهنده عدمیکنواختی و اندازه منافذ میانه است، مشخص میشود. یک یک روش برای به دست آوردن توزیع اندازه منافذ غشاءغشا، با معادل کردن تابع توزیع تجمعی با مشخصات دفع املاح بهعنوان تابعی از اندازه است [7835]. مسائل مربوط به این رویکرد سنتی رایج از مفروضات اساسی و غیرمنطقی آن ناشی میشود. این مفروضات نشان میدهد که رد منافذ، یک تابع دوتایی 0 یا 1 است. که صرفاً بر اساس اندازه منافذ است و شار آبی که از منافذ عبور میکند تحت تأثیر اندازه منافذ قرار نمیگیرد. برای دستیابی به نمایش دقیقتری از توزیع اندازه منافذ غشاءغشا، لازم است اثرات پیچیده اندازه منافذ بر شار حلال و دفع املاح در نظر گرفته شود [7936]. چندین مدل ریاضی برای ایجاد ارتباط بین خواص غشاءغشا و عملکرد غشاءغشا ایجاد شده است [80،81،82]. در این میان، یکی از موارد قابلتوجه منافذ فضایی مدل دونان است. این مدل شار آب را در رابطه با اندازه منافذ با استفاده از معادله هاگن-پوازوی مشخص میکند در حالی که شار املاح را در رابطه با اندازه منافذ با در نظر گرفتن تأثیرات فضایی و الکترواستاتیکی بر تقسیم املاح در سطح مشترک و انتقال جرم متعاقب آن در منافذ ارزیابی میکند (معادله توسعهیافته نرنست-پلانک) [8337].
4 ویژگیهای غشاهای نانوصافش (NF)
1-4 آبدوستی
برای ارزیابی آبدوستی غشاءغشا، از روش زاویه تماس آب استفاده میشود. افزایش آبدوستی غشاءغشا میتواند نفوذپذیری و خواص ضدرسوب آن را افزایش دهد. اگرچه بیشتر جامدات دارای زبری طبیعی هستند، اما این زبری معمولاً برای حفظ حالت آبدوستی بسیار بالا در سطح ماده کافی نیست. در تئوری، هر ماده طبیعی یا مصنوعی را میتوان برای ایجاد یک سطح فوقآبدوست به صورت شیمیایی پردازش یا بهصورت مکانیکی زبر کرد؛، یا میتوان آن را به ذرات زیرمیکروسکوپی تجزیه کرد و برای ایجاد یک پوشش فوق‌العاده آبدوست ذخیره کرد. دیاکسید تیتانیوم (TiO2) و اکسید روی (ZnO) دو ماده معدنی هستند که معمولاً به دلیل ظرفیتهای خود تمیزشوندگی ناشی از نور استفاده میشوند [8438]. دیاکسید سیلیکون (SiO2) بهدلیل هزینه کم و آبدوستی آن بهطور گسترده مورد مطالعه قرار گرفته است. فرآیندفرایندهای مختلفی مانند پرتو الکترونی، تابش سطح اشعه ایکس یا یون، عملیات مایکروویو و پلاسما را میتوان برای اصلاح شیمی سطح پلیمر و افزایش آبدوستی آن استفاده کرد. برای اینکه یک پلیمری فوق آبدوست شود، تصفیه باید بر زبری سطح تأثیر بگذارد یا همزمان با زبری سطح اعمال شود. [85]. افزایش زبری سطح بهدلیل نازک شدن لایه جداکننده خارجی و در عین حال غشاءغشا نانوصافش (NF)، استحکام غشاءغشا را کاهش میدهد [86]. فنهای پوششدهی مختلفی برای اصلاح مرطوب شدن سطح از جمله پوشش غوطهوری، سل-ژل، حرارتی، مونتاژ لایه به لایه، الکتروریسی، رسوب الکترونی، تابش پرتو یونی، تابش لیزر فمتوثانیه، پوشش چرخشی، تابش پلاسما، رسوب بخار شیمیایی و پوشش اسپری به کار گرفته شده است. تولید سطوح فوقآبدوست معمولاً شامل استفاده از مواد کم انرژی سطح، زبری سطح یا ترکیبی از هر دو است. عملکرد غشاءغشا به خواصی مانند انرژی سطح، اندازه منافذ و ترشوندگی بستگی دارد [8539]. در سال‌های اخیر، علاقه به پوشش‌هایی که خاصیت مرطوبکنندگی قابل تغییر را از خود نشان می‌دهنددادند، افزایش یافته است. برخی از پوشش‌ها ایجاد شدهاند که میتوانند بین حالت‌های فوق‌آبگریز و فوقآبدوست تغییر کنند، مانند پوشش‌هایی که با استفاده از فن سل-ژل تولید میشوند [87میشوند ]. پلیمرشدن پیوندی بهعنوان یک جایگزین عملی برای بهبود آبدوستی غشاهای پلیمری و افزایش خواص ضدرسوبی آنها ظاهر شده است [8840]. این فن شامل اتصال زنجیرههای پلیمری آبدوست به سطح غشاءغشا است و مزایایی مانند نگهداری طولانیمدت آبدوستی و شار آب بالا را ارائه میدهد [8539].
2-4 نفوذپذیری و گزینشپذیری
مصرف انرژی و اثربخشی فرآیندفرایندهای نانوصافش (NF) توسط گزینشپذیری غشاهای نانوصافش (NF) تعیین میشود که تا حد زیادی تحت تأثیر توزیع اندازه منافذ و اثرات دونان است. یک توزیعی با اندازه منافذ باریک میتواند نقش مهمی در بهدست آوردن راندمان بازده بالای جداسازی انتخابی املاح ایفا کند، درحالی که مقاومت فضایی و برهمکنشهای بار غشاهای نانوصافش (NF) خواص انتخابی آنها را تعیین میکند. دستکاری بار سطحی غشاءغشا میتواند گزینشپذیری را بهویژه برای املاح باردار افزایش دهد. رسوب غشایی، که باعث کوچکتر شدن قطر منافذ غشا میشود، میتواند جریان آب را از طریق غشاهای نانوصافش (NF) در حینکار کاهش دهد. فلزات سنگین با تغییر خواص لجن یا ایجاد رسوب معدنی میتوانند تأثیر قابلتوجهی بر رسوب غشاءغشا داشته باشند [8941]. رسوب غیرآلی توسط ترکیبات فلزات سنگین میتواند دائمی باشد و نیاز به تمیز کردن با اسیدهایی مانند اسید سیتریک دارد [90]. محققان با ایجاد غشاهای نانوصافش (NF) با قطر منافذ یکنواخت یا اصلاح بارهای روی/ یا در لایه انتخابی یا آبدوستی، با موفقیت در به حداقل رساندنکمینه‌کردن رسوب غشاها، تلاش‌های مختلفی برای بهبود گزینشپذیری غشاءغشا انجام دادهاند [9142]. افزایش گزینشپذیری غشاهای نانوصافش (NF) میتواند منجر به بهبود نفوذ غشاءغشا و حفظ دفع بالای یون/مولکولها شود. یکی از روشهای افزایش گزینشپذیری غشاءغشای نانوصافش (NF)، ترکیب نانوپرکنندهها در ماتریس پلیمری است که حفرههای انتقال مولکولی جدید ایجاد میکند. چارچوب‌های آلی فلزی و چارچوب‌های آلی کووالانسی مواد امیدوارکننده‌ای برای افزایش گزینشپذیری غشاءغشا بهدلیل سطح بالا،ی، ساختار منافذ قابل کنترل، پایداری حرارتی قوی و دیواره‌های منفذی کاربردی هستند. چارچوب‌های آلی فلزی و چارچوب‌های آلی کووالانسی میتوانند شکل و اندازه حفره‌ها و تطبیق‌پذیری طراحی شیمیایی خود را از طریق پس‌عاملی‌سازی یا با ترکیب لیگاندهایشان تنظیم کنند. علاوهبر این، حفرههای آنها را میتوان برای کاربردهای خاص سفارشی کرد و میتواند تعاملات مفید با پلیمرها را تسهیل کند [9243].
3-4 ریختشناسی سطح
اثربخشی صافش غشایی در حذف فلزات سنگین بهشدت به پوشش سطح و ریختشناسی غشاءغشا بستگی دارد، زیرا آنها میتوانند بر عملکرد رسوبزدگی و ضدرسوب تأثیر بگذارند. توپوگرافی سطح یک غشاءغشا که شامل زبری، لایه، موج و جریان آن میشود که میتواند تحت تأثیر عوامل مختلفی مانند ارتعاشات، فرآیندفرایندهای ساخت، انحرافات کار، تنشها و ساختار داخلی مواد قرار گیرد [9344]. اثر زبری سطح بر عملکرد غشاءغشا یک چالشی مهم باقیمانده است. مشاهده شده است که یک غشاءغشای کامپوزیت فیلم نازک (TFC) تجاری سریعتر از غشای استات سلولز (CA) رسوب میکند و این اثر را به سطح زبرتر غشاءغشای کامپوزیت فیلم نازک (TFC) نسبت میدهند [9445]. همچنین نشان داده شد که برای برخی از غشاهای نانوصافش (NF)، رسوب با زبری سطح ارتباط نزدیکی دارد [95]، زیرا ذرات کلوئیدی تمایل به تجمع در درههای سطح غشاءغشا ناهموار بهدلیل افزایش فعل و انفعالات بین آنها دارند. این درهها را مسدود میکند و منجر به افزایش رسوب در سطوح ناهموار میشود [9646]. بنابراین، تأثیر زبری سطح بر عملکرد غشاءغشا، یک مسئله‌ای پیچیده باقی می‌ماند. با این حال، نتایج متفاوتی برای ذرات آلی مشاهده شده است [97،98]. نیروهای چسب، که به تعامل بین سطح غشاءغشا و ذرات آلی اشاره دارد، بهعنوان عوامل مهم در رسوبگیری تصور میشود [9947]. در فرآیندفرایند رسوبگیری، ذرات بهطور مستقیم با سطح غشاءغشا تماس میگیرند و برهمکنش بین سطح غشاءغشا و ذرات آلی میزان رسوب را تعیین میکند. از طرفی پس از تشکیل لایه ژل، برهمکنش بین ذرات آلی اهمیت زیادی پیدا میکند. این احتمال وجود دارد که سطح صافتر جذب کمتری برای مولکولهای آلی داشته باشد، درحالی که سطح ناهمگنتر و ناهموارتر سطح بیشتری داشته و در جذب مؤثرتر میباشد [10048]. اصلاح سطح شیمیایی فنی است که برای کاهش زبری سطح با اجازه دادن به مواد شیمیایی در فاز مایع بهطور مؤثرتر وارد منافذ شده و سطح صاف‌تری را فراهم میکند [101]. رسوب لایه اتمی یک روشی جایگزین است که برای مدیریت زبری استفاده میشود. این یک فرآیندفرایند واکنش سطحی خود محدود شونده است که پوششهای نازک یکنواختی با دستنخوردگی بیعیب و نقص و ضخامت قابل کنترل در مقیاس اتمی تولید میکند [10249]. با تنظیم تعداد کل چرخههای رسوب لایه اتمی، ضخامت فیلم نازک (TFC) را میتوان دقیقاً در مقیاس اتمی در طول رسوب کنترل کرد [103،104]. آبدوستی سطح را میتوان با استفاده از رسوب لایه اتمی آلومینا به دست آورد. [105،106]. غشاهای TFC-PA (پلیآمید-کامپوزیت فیلم نازک) با رسوب لایه اتمی تصفیه شدند تا آبدوستی و توانایی ضدرسوب آنها افزایش یابد [10750]. علاوه بر این، تخلیه‌های پلاسمایی در دمای پایین روشی قابل انعطاف و قابل کنترل را برای تصفیههای سطحی همگن ارائه میدهد که امکان طیف گستردهای از عملکرد سطح قابلتصور را فراهم و آسیب را به حداقل میرساند [108].
4-4 بار سطحی
غشاهای نانوصافش (NF) میتوانند از طریق عملکردهای مختلف در تماس با محلول الکترولیت آبی، بار الکتریکی بهدست آیند. . برای مثال، عملکردهای بالقوه شامل جذب یونها از محلول‌ها، سورفکتانت‌های یونی و درشتمولکولهای باردار روی سطوح، جذب پلیالکترولیتها و جداسازی گروههای عملکردی [59،109،110،111]. این فرآیندفرایند میتواند در سطح خارجی غشاءغشا و همچنین سطح منافذ داخلی آن رخ دهد. از آن‌جایی که سیستمسامانه باید خنثی بودن الکتریکی را حفظ کند، توزیع یونها تحت تأثیر بارهای سطحی قرار میگیرد. بنابراین، سطح باردار میشود و منجر به ایجاد یک لایه دوگانه الکتریکی و خنثیشدن یونهای اضافی موجود در محلول اطراف میشود. در شرایط قلیایی یا خنثی، غشاهای نانوصافش (NF) دارای بار منفی و در شرایط بسیار اسیدی دارای بار مثبت هستند. بار سطحی غشاءغشا نانوصافش (NF) برای رهگیری انتخابی یونهای چندظرفیتی مفید است. با توجهبه بار منفی تنظیمشده روی پلیمر (که معمولاً حاوی اسید سولفونیک و اسید کربوکسیلیک است)، غشاهای نانوصافش (NF) موجود در بازار معمولاً دارای بار منفی هستند [59،109،110،111،112،113،11427]. مشخص شده است که غشاهای نانوصافش (NF) با بار منفی برای آنیونهای دو ظرفیتی یا چندظرفیتی که همان بار سطح غشاءغشا را دارند، بهدلیل مانع فضایی و اثر دانان، نگهداری بهتری دارند [115]. نگهداری کاتیون‌های فلزات سنگین در غشاهای نانوصافش (NF) در دسترس تجاری ضعیف است، با نرخ رد برایPbCl2 %12 و برای CdCl2 تا 90% بسته به غشاءغشا و شرایط مورداستفاده گزارش شده است [11651]. pH پایین در محلول خوراک نسبت به نقطه ایزوالکتریک غشاءغشا میتواند حفظ کاتیون‌های فلزی سنگینتر را بهبود بخشد. گزینشپذیری غشاءغشا با چگالی بار بیشتر بهبود مییابد و سطح دارای بار مثبت روی غشاءغشای نانوصافش (NF) میتواند حفظ کاتیون‌های دوظرفیتی یا چندظرفیتی را به دلیل دافعه الکترواستاتیکی تسهیل کند [117]. سه روش اصلی برای تولید غشاهای نانوصافش (NF) با بار مثبت، یعنی وارونگی فاز، پلیمرشدن سطحی و اصلاح سطح (که شامل پیوند سطح، رسوب سطح و اتصال عرضی سطحی است) توسعه یافته است [11852]. تولید غشاهای کامپوزیتی که دارای بار مثبت با استفاده از اصلاح سطح و پلیمرشدن سطحی هستند، اغلب به استفاده از مواد شیمیایی مضر یا سرطانزا و همچنین بسیاری از مراحل آماده‌سازی نیاز دارد [119]. بهعنوان یک جایگزین، غشاهای نامتقارن با پوست یکپارچه را میتوان با استفاده از روش پیوند متقابل سادهتر و روش وارونگی فاز ایجاد کرد [120]. با معرفی گروههای نیتروژن یا آمینهای چهارتایی به سطح و منافذ داخلی غشا، گزارش شده که بار مثبت غشاءغشای نامتقارن پوست یکپارچه میتواند امکانپذیر باشد [121].
5 کاربرد غشاهای نانوصافش (NF) برای تصفیه پساب فلزات سنگین
غشاهای نانوصافش (NF) (شکل 10) به دلیل دوام قابلتوجه، مصرف انرژی پایین، مقرون بهصرفه بودن و ظرفیت بالا برای حذف آلایندهها در سراسر جهان شناختهشده و مورد تأیید قرار گرفتهاند. انتخاب نانوصافش (NF) برای فرآیندفرایندهای جداسازی غشاءغشا نهتنها مقرون بهصرفه بودن را تضمین میکند، بلکه دوستدار محیطزیستی را نیز ترویج میدهد. غشاهای جدید کامپوزیت فیلم نازک (TFC) و نانوکامپوزیت فیلم نازک (TFN) با استفاده از فرآیندفرایند پلیمرشدن سطحی فاز بخار توسعه یافتهاند. این غشاها برای حذف یونهای فلزات سنگین طراحی شدهاند [12253]. برخی از محققان از تریاتانول آمین (Triethanolamine) بهعنوان یک عامل اتصال عرضی برای ایجاد غشاهای نانوصافش پلیاتیلن ایمین/تریمسوئیل کلراید (Polyethyleneimine/Trimesoyl Chloride) برای مطالعه حذف یونهای فلزات سنگین از پساب استفاده کردند. حضور الکترون‌های جفت تکی بر روی اتم‌های نیتروژن تریاتانول آمین، بارهای مثبت را افزایش داده و اندازه حفره‌ها را کاهش میدهد که منجر به افزایش قابلتوجهی در نرخ دفع یونهای فلزات سنگین در آب‌های آلوده میشود. درصد تقریباً %97% رد محاسبهشده برای نیکل (Ni2+)، مس (Cu2+)، روی (Zn2+)، کادمیم (Cd2+) و %92% برای سرب (Pb2+) بود. اصلاح غشاءغشا با تریاتانول آمین همچنین آبدوستی آن را افزایش داد و منجر به افزایش جریان 6/13Lm-2h-1bar-1 شد. این پیشرفت‌ها غشای اصلاح‌شده با تریاتانول آمین را برای کاربردهای صنعتی در حذف یونهای فلزات سنگین دوظرفیتی از پساب بسیار مناسب میکند و عملکرد و پایداری برتر را ارائه میدهد [12354].
شکل 10 غشاءغشای نانوصافش (NF)
غشاهای مبتنی بر گرافن (Graphene)، که غشاهای نانوصافش (NF) دوبعدی هستند، بهدلیل کانال‌های محدود متمایزشان بهعنوان یک فن جداسازی موفق برجسته شدهاند. [124]. یک غشاءغشای نانوصافش (NF) با استفاده از اکسید گرافن احیا شده (rGO) با استفاده از روش کاهش کاتالیزور نوری (Photocatalytic) درجا به کمک پلاسما ساخته شد. در ابتدا، صفحات کامپوزیت اکسیدگرافن اکسیگرافن-د نقره (GO-Ag) تشکیل شد و با استفاده از صافش خلأاء روی سطح غشاءغشا جمعآوری شد. پس از آن، لایه GO-Ag با استفاده از یک کاتالیزور نوری پلاسمونیک، یعنی نانوذرات نقره، در محل به غشاهای مبتنی بر rGO تبدیل شد. تغییر از GO-Ag به rGO-Ag منجر به افزایش شار آب، پایداری و ظرفیت دفع غشاءغشا در مواجهه با یونهای فلزات سنگین سمی (مانند کروم 3 ظرفیتی (Cr3+) و 6 ظرفیتی (Cr6+)، سرب (Pb2+) و محلولهای مس (Cu2+)) شد. نتایج تجربی توانایی غشاءغشای آمادهشده را برای جداسازی مؤثر سیستمسامانههای پساب پیچیده حاوی محلولهای مخلوط کروم 3 ظرفیتی (Cr3+) و 6 ظرفیتی (Cr6+) نشان داد [12555].
یک لایه انتخابی نانوصافش (NF) با بار مثبت بالا با موفقیت بر روی سطح بیرونی غشاءغشای فیبر لیف توخالی با استفاده از روشهای چهارتایی یدومتان (Iodomethane) و پیوند سطح ایجاد شده است. پژوهشهای تطبیقی برای ارزیابی اثربخشی غشاءغشا تهیهشده در مقایسه با غشاهای دیگر با بارهای فردی انجام شد. غشاءغشا حاصل از پلیوینیل آمین (PVAM) و گلوتارآلدئید (GA) ظرفیت حذف استثنایی را با نرخ رد 40/99، 60/99 و 90/99% برای یونهای فلزات سنگین نیکل (Ni2+)، مس (Cu2+) و کروم (Cr3+) نشان دادند. علاوهبر این، شار نفوذ بالاتری در حدود 9/27 Lm-2h-1bar-1 نشان داد. غشاءغشای نانوصافش (NF) همچنین خواص ضدرسوبی مطلوبی در برابر یونهای فلزات سنگین نشان داد. کاربرد چهارتایی کردن و پیوند سطحی بهطور قابلتوجهی عملکرد غشاءغشای نانوصافش (NF) را افزایش داد و آن را به یک پیشرفتی امیدوارکننده در زمینه جداسازی غشاءغشا تبدیل کرد [12656]. عملکرد غشاءغشای نانوصافش (NF) لوله‌ای AFC-40 با استفاده از نمونه‌های پساب واقعی صنعت مورد بررسی قرار گرفت. نتایج آزمایش نشان داد که غشاءغشا در جداسازی روی (Zn2+) مؤثر است، زیرا نرخ رد بالا و جریان نفوذ قابلتوجهی را نشان داد. درصد رد در اکثر موارد به جز کمترین فشار و کمترین غلظت از %99% فراتر رفت. نرخ رد بسته به نرخ جریان خوراک متفاوت بود. بالاترین نرخ رد %66/99% در نرخ جریان 9 Lmin-1 و فشار 10 بار به دست آمد. قابل ذکر است که مقدار pH برابر با 3، بالاترین نرخ رد را به همراه داشت که به %29/99% رسید. این پژوهش تأیید کرد که غشاءغشا AFC-40 بهخوبی برای حذف مؤثر روی (Zn2+) از پساب سازگار است [12757].
یک رویکرد جدید و قابل کنترل برای سنتز مواد Fe3O4@PDA-g-L-Cys معرفی شده است. در ابتدا، نانوذرات Fe3O4 تهیه و سپس از طریق پلیمرشدن خودکار مونومر دوپامین با پلیدوپامین (Polydopamine) پوشانده شدند و در نتیجه نانوذرات هسته-پوسته Fe3O4@PDA تشکیل شد. پس از آن، سطح Fe3O4 پوشش داده شده با پلیدوپامین (PDA) با پیوند L-سیستئین و معرفی گروههای آمین و کربوکسیل اصلاح شد. کامپوزیتهای هسته/پوسته بهدست آمده را میتوان بهراحتی از طریق جداسازی آهنربا بازیافت کرد. این نانومواد هسته-پوسته برای حذف کارآمد یونهای سرب (Pb2+) از پساب استفاده شد. مواد Fe3O4@PDA و Fe3O4@PDA-g-L-Cys حداکثر ظرفیت جذب 84/31 میلیگرم بر گرم و 95/46 میلیگرم بر گرم را نشان دادند [12858].
در مقابل، پساب اغلب حاوی مواد پیچیدهای است که باید برای حفاظت از رفاه موجودات در هر دو محیط خشکی و آبی جدا شوند. پژوهشی در مورد آلودگی پساب صنعتی که حاوی پساب غنی از کلراید بود انجام شد. پساب از یک مخزن تصفیهشده‌ای در هند جمعآوری شد. برای این آزمایش، تیم تحقیقاتی دو غشاءغشا کامپوزیت نانوصافش (NF) را با استفاده از پلیاتیلن گلیکول (Polyethylene Glycol)، پلیسولفون (PSF) و کلراید روی توسعه دادند. قبل از استفاده از غشای نانوصافش (NF) برای تصفیه پساب، یک فرآیندفرایند پیش تصفیه شامل کربن فعال دانهای (Granular Activated Carbon) به کار گرفته شد. در شرایط بهینه فشار 1390 کیلوپاسکال و سرعت جریان متقاطع 80 لیتر در ساعت، درصد دفع بهصورت %32% برای فلورایدفلورید، %27% برای نیترات و %70% برای فسفات در pH پساب 95/7 بود. شستوشوی درجای غشاءغشای نانوصافش (NF) با آب شیر منجر به بازیابی شار نفوذی تا %97% شد. تأثیر قطبیشدن بر عملکرد سیستمسامانه با اعمال مقاومت به مدل سری ارزیابی شد. یافته‌های آزمایش نشان‌دهنده موفقیت بالقوه افزایش مقیاس این سیستمسامانه در پیکربندی مارپیچی بوده است [12959].
جدول 3 نمونههایی از غشاها برای حذف یونهای فلزات سنگین از پساب.
ردیف | غشاهای نانوصافش (NF) | یونهای فلزات سنگین | کارائی حذف (%) |
1 | PEI/TMC | نیکل (Ni2+)، مس (Cu2+)، روی (Zn2+)، کادمیم (Cd2+) | بیش از 97 |
سرب (Pb2+) | 92 | ||
2 | PVAM/GA | نیکل (Ni2+) | 40/99 |
مس (Cu2+) | 60/99 | ||
کروم (Cr3+) | 90/99 | ||
3 | AFC-40 | روی (Zn2+) | 29/99 |
6 نتیجهگیری
فلزات سنگین مانند آرسنیک (As)، کادمیم (Cd)، کروم (Cr)، مس (Cu)، نیکل (Ni)، روی (Zn)، سرب (Pb)، جیوه (Hg) و نقره (Ag) خطرات قابلتوجهی را در صورت وجود در پساب به همراه دارند. محققان مختلف آزمایش‌های متعددی را با استفاده از روشهای متداول تصفیه پساب برای حذف این فلزات سنگین از پساب انجام دادهاند. علیرغم ایجاد روشهایی مانند الکتروشیمیایی، جذب سطحی، اسمز معکوس (RO)، نانوصافش (NF)، اولتراصافش (UF) یا ریزصافش (MF)، در حال حاضر هیچ بررسی جامعی در مورد اصلاح غشاءغشا نانوصافش (NF) برای حذف فلزات سنگین وجود نداشته است. این پژوهش مروری بینش‌های ارزشمندی در مورد غشاهای نانوصافش (NF)، از جمله آماده‌سازی، پیشرفت‌ها و کاربردهای آنها را ارائه کرده است. چندین چالش و محدودیت باید برطرف شود تا این غشاها تأثیر قابلتوجهی بر فرآیندفرایندهای تصفیه پساب داشته باشند. یک یافته‌ی قابل توجه این است که ادغام دقیق نانوپرکننده‌های آلی، معدنی یا ترکیبی در غشاهای پلیمری میتواند منجر به درصد حذف بالایی برای یونهای فلزات سنگین از پساب شود. در میان غشاهای نانوصافش (NF) معرفیشده، غشاهای بر پایه کامپوزیتهای B-Cur/PES (کورکومین/پلیاتر سولفون)، Ti3C2TX/EDA (کاربید تیتانیوم/اتیلن دی آمین) و GO-PAMAM/PES (گرافن اکسیدگرافن-پلی آمیدوآمین/پلیاتر سولفونها، نانوپرکننده های آلی، معدنی یا ترکیبی، توانایی بالاتری را در مقایسه با سایرین نشان میدهند. این غشاها، به ترتیب، کلاتهکردن (Chelation) فلزات سنگین را در پلیالکترولیتها، ترکیبی از پیوندهای آلی و فلزی و فراوانی گروههای عاملی آبدوست را نشان دادند. پارامترهایی مانند نفوذپذیری آب، رسوب غشاءغشا، سمیت، قابلیت استفاده مجدد و پایداری تا حد زیادی به مواد مورد استفاده در روشهای ساخت و سنتز غشاءغشا بستگی دارد.
7 چالشها و چشمانداز
غشاهای نانوصافش (NF) بهطور بیشتری مورد توجه بودهقرار گرفتند و توسط محققان برای کاربردهای تصفیه آب مورد مطالعه قرار میگیرندگرفتهاند. با این حال، تحقیقات آینده باید بهبود غشاهای نانوصافش (NF) را برای کاهش رسوب و رسوب زیستی، یا افزایش کارایی آنها برای استفاده صنعتی در نظر گرفته شوند. برخی از ایدهها برای بهبود غشاهای نانوصافش (NF) را میتوان به بهبود ویژگیهای فنی خاص غشاهای نانوصافش (NF) برای کاهش رسوب، افزایش دوام و بهبود پایداری اشاره کرد. بهمنظور کنترل رسوب زیستی غشا، درک فعل وو انفعالات فیزیکی و شیمیایی بین باکتریها و غشاءغشا و بین غشاءغشا و محصول میکروبی محلول ضروری است. بهمنظور تجاریسازی آسانتر غشاهای نانوصافش (NF)، کاهش هزینههای انرژی برای سیستمسامانههای صافش و بهبود فناوری بهمنظور تشخیص بهموقع رسوب و انجام اقدامات لازم باید در نظر گرفته شود. ظرفیت بالقوه غشاهای نانوصافش (NF) برای حذف یونهای فلزات سنگین (مانند منگنز (Mn2+)، روی (Zn2+)، کبالت (Co2+)، مس (Cu2+)، نیکل (Ni2+)، سرب (Pb2+)، کادمیم (Cd2+) و غیره) از پساب را میتوان با اصلاح سطح از طریق پلیمرشدن سطحی و پیوند، سنتز سیستمسامانه‌اتیک غشاءغشا و اصلاح ساختار غشاءغشا با افزودن نانوپرکنندهها بهبود بخشید. رسوب غشاهای نانوصافش (NF) مستقیماً بر مقاومت شیمیایی و طول عمر آنها تأثیر میگذارد. برای کارآمدترین فرآیندفرایند، مصرف انرژی، انتخاب مواد، شرایط عملیاتی، مواد شیمیایی تمیزکننده و اثرات کلی محیطی باید در نظر گرفته شود. برای کاربردهای پساب، یک اشکال عمده دفعات تمیز کردن غشاءغشا است که بر طول عمر غشاها تأثیر میگذارد و نیاز به یک راهبردی سنجیده برای جلوگیری از رسوبگیری سریع غشاها میباشددارد.
مراجع
Imdad, S., Dohare, R.K. A Critical Review on Heavy Metals Removal Using Ionic Liquid Membranes from the Industrial Wastewater, Chemical Engineering and Processing-Process Intensification, 173, 108812, 2022.
Mashhadikhan, S., Amooghin, A.E., Sanaeepur, H., Shirazi, M.M.A., A Critical Review on Cadmium Recovery from Wastewater Towards Environmental Sustainability, Desalination, 535, 115815, 2022.
Frazzoli, C., Ruggieri, F., Battistini, B., Orisakwe, O.E., Igbo, J.K., Bocca, B. E-WASTE threatens Threatens healthHealth: The scientific Scientific solution Solution adopts Adopts the one One health Health strategyStrategy, Environmental Research, 212, 113227, 2022.
Qasem, N.A., Mohammed, R.H., Lawal, D.U., Removal of Heavy Metal Ions from Wastewater: A Comprehensive and Critical Review, npj Clean Water, 4, 36, 2021.
NTPA 001., Valori Limita de Incarcare Cu Poluanti a Apelor Uzate Industriale Si Orasenesti Evacuate in Receptori Naturali | Molecula H2O, (accessed on 17 May 2023), 2023.
Altaf, M., Yamin, N., Muhammad, G., Raza, M.A., Shahid, M., Ashraf, R.S., Electroanalytical Techniques for the Remediation of Heavy Metals from Wastewater, In Water Pollution and Remediation: Heavy Metals, Springer: Cham, Switzerland, 53, 471–511, 2021.
Gul, H., Nasreen, S., Heavy Metal Uptake from Contaminated Water Using Carbon Nanotubes: A Review, Environmental Contaminants Reviews, 1, 4–8, 2018.
Saleh, T.A., Mustaqeem, M., Khaled, M., Developing Water Treatment Technologies in Removing Heavy Metals from Wastewater: A Review, Environmental Nanotechnology, Monitoring & Management, 17, 100617, 2021.
Benassi, L., Zanoletti, A., Depero, L.E., Bontempi, E., Sewage Sludge Ash Recovery as Valuable Raw Material for Chemical Stabilization of Leachable Heavy Metals, Journal of Environmental Management, 245, 464–470, 2019.
Tahir, M.B., Kiran, H., Iqbal, T., The Detoxification of Heavy Metals from Aqueous Environment Using Nano-Photocatalysis Approach: A Review, Environmental Science and Pollution Research, 26, 10515–10528, 2019.
Nekouei, R.K., Pahlevani, F., Assefi, M., Maroufi, S., Sahajwalla, V., Selective Isolation of Heavy Metals from Spent Electronic Waste Solution by Macroporous Ion-Exchange Resins, Journal of Hazardous Materials, 371, 389–396, 2019.
Nazaripour, M., Reshadi, M.A.M., Mirbagheri, S.A., Nazaripour, M., Bazargan, A., Research Trends of Heavy Metal Removal from Aqueous Environments, Journal of Environmental Management, 287, 112322, 2021.
Xiang, H., Min, X., Tang, C.J., Sillanpaa, M., Zhao, F., Recent Advances in Membrane Filtration for Heavy Metal Removal from Wastewater: A Mini Review, Journal of Water Process Engineering, 49, 103023, 2022.
Guerra, K., Pellegrino, J., Development of A Techno-Economic Model to Compare Ceramic and Polymeric Membranes, Separation Science and Technology, 48, 51–65, 2013.
Adeola, A.O., Nomngongo, P.N., Advanced Polymeric Nanocomposites for Water Treatment Applications: A Holistic Perspective, Polymers, 14, 2462, 2022.
Charcosset, C., Ultrafiltration, Microfiltration, Nanofiltration and Reverse Osmosis in Integrated Membrane Processes, In Integrated Membrane Systems and Processes, 1st ed., Basile, A., Charcosset, C., Eds., John Wiley & Sons, Ltd.: Hoboken, NJ, USA, 1–22, 2016.
Han, G., Feng, Y., Chung, T.S., Weber, M., Maletzko, C., Phase Inversion Directly Induced Tight Ultrafiltration (UF) Hollow Fiber Membranes for Effective Removal of Textile Dyes, Environmental Science & Technology, 51, 14254–14261, 2017.
Monachan, M., Dixit, N., Maliyekkal, S.M., Singh, S.P., Reverse Osmosis (RO) and Nanofiltration (NF) Membranes for Emerging Contaminants (ECs) Removal, In New Trends in Emerging Environmental Contaminants, Springer: Singapore, 407–425, 2022.
Niu, C., Li, X., Dai, R., Wang, Z., Artificial Intelligence-Incorporated Membrane Fouling Prediction for Membrane-Based Processes in The Past 20 Years: A Critical Review, Water Research, 216, 118299, 2022.
Hu, M., Yang, S., Liu, X., Tao, R., Cui, Z., Matindi, C., Shi, W., Chu, R., Ma, X., Fang, K., et al. Selective Separation of Dye and Salt By PES/Spsf Tight Ultrafiltration Membrane: Roles of Size Sieving and Charge Effect, Separation and Purification Technology, 266, 118587, 2021.
Cao, L., Zhang, Y., Ni, L., Feng, X., A Novel Loosely Structured Nanofiltration Membrane Bioreactor for Wastewater Treatment: Process Performance and Membrane Fouling, Journal of Membrane Science, 644, 120128, 2022.
Han, G., Chung, T.S., Weber, M., Maletzko, C., Low-Pressure Nanofiltration Hollow Fiber Membranes for Effective Fractionation of Dyes and Inorganic Salts in Textile Wastewater, Environmental Science & Technology, 52, 3676–3684, 2018.
Fang, X., Wei, S., Liu, S., Li, R., Zhang, Z., Liu, Y., Zhang, X., Lou, M., Chen, G., Li, F., Metal-Coordinated Nanofiltration Membranes Constructed on Metal Ions Blended Support Toward Enhanced Dye/Salt Separation and Antifouling Performances, Membranes, 12, 340, 2022.
Ma, Z., Ren, L.F., Ying, D., Jia, J., Shao, J., Sustainable Electrospray Polymerization Fabrication of Thin-Film Composite Polyamide Nanofiltration Membranes for Heavy Metal Removal, Desalination, 539, 115952, 2022.
Castro-Muñoz, R., González-Melgoza, L.L., García-Depraect, O., Ongoing Progress on Novel Nanocomposite Membranes for the Separation of Heavy Metals from Contaminated Water, Chemosphere, 270, 129421, 2021.
Lee, J., Shin, Y., Boo, C., Hong, S. Performance, Limitation, and Opportunities of Acid-Resistant Nanofiltration Membranes for Industrial Wastewater Treatment, Journal of Membrane Science, 666, 121142, 2022.
Lau, W.-J., Lai, G.-S., Li, J., Gray, S., Hu, Y., Misdan, N., Goh, P.-S., Matsuura, T., Azelee, I.W., Ismail, A.F., Development of Microporous Substrates of Polyamide Thin Film Composite Membranes for Pressure-Driven and Osmotically-Driven Membrane Processes: A Review, Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 77, 25–59, 2019.
Carotenuto, M., Lofrano, G., Sharma, S.K., Arsenic contamination: An overview. In Heavy Metals in Water: Presence, Removal and Safety, Sharma, S.K., Ed., Royal Society of Chemistry: London, UK, 86–118, 2015.
Huang, X., Li, B., Song, X., Wang, L., Shi, Y., Hu, M., Gao, J., Xue, H.J., Stretchable, Electrically Conductive and Superhydrophobic/Superoleophilic Nanofibrous Membrane with A Hierarchical Structure for Efficient Oil/Water Separation, Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 70, 243–252, 2019.
Lofrano, G., Carotenuto, M., Libralato, G., Domingos, R.F., Markus, A., Dini, L., Gautam, R.K., Baldantoni, D., Rossi, M., Sharma, S.K., Polymer Functionalized Nanocomposites for Metals Removal from Water and Wastewater: An Overview, Water Research, 92, 22–37, 2016.
Bandehali, S., Moghadassi, A., Parvizian, F., Hosseini, S.M., Matsuura, T., Joudaki, E., Advances in High Carbon Dioxide Separation Performance of Poly (Ethylene Oxide)-Based Membranes, Journal of Energy Chemistry, 46, 30–52, 2020.
Bandehali, S., Sanaeepur, H., Amooghin, A.E., Moghadassi, A., Modeling and Simulation for Membrane Gas Separation Processes, In Modeling in Membranes and Membrane-Based Processes, Roy, A., Moulik, S., Kamesh, R., Mullick, A., Eds., John Wiley & Sons: Arak, Iran, 201–231, 2020.
Bassyouni, M., Abdel-Aziz, M., Zoromba, M.S., Abdel-Hamid, S., Drioli, E., A Review of Polymeric Nanocomposite Membranes for Water Purification, Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 73, 19–46, 2019.
Ma, X., Zhao, S., Tian, Z., Duan, G., Pan, H., Yue, Y., Li, S., Jian, S., Yang, W., Liu, K., et al. MOFs Meet Wood: Reusable Magnetic Hydrophilic Composites Toward Efficient Water Treatment with Super-High Dye Adsorption Capacity at High Dye Concentration, Chemical Engineering Journal, 446, 136851, 2022.
Jian, S., Tian, Z., Zhang, K., Duan, G., Yang, W., Jiang, S., Hydrothermal Synthesis of Ce-Doped ZnO Heterojunction Supported on Carbon Nanofibers with High Visible Light Photocatalytic Activity, Chemical Research in Chinese Universities, 37, 565–570, 2021.
Chen, Y., Li, S., Li, X., Mei, C., Zheng, J., Shiju, E., Duan, G., Liu, K., Jiang, S., Liquid Transport and Real-Time Dye Purification via Lotus Petiole-Inspired Long-Range-Ordered Anisotropic Cellulose Nanofibril Aerogels, ACS Nano, 15, 20666–20677, 2021.
Jian, S., Cheng, Y., Ma, X., Guo, H., Hu, J., Zhang, K., Jiang, S., Yang, W., Duan, G. Excellent Fluoride Removal Performance by Electrospun La–Mn Bimetal Oxide Nanofibers, New Journal of Chemistry, 46, 490–497, 2022.
Jian, S., Shi, F., Hu, R., Liu, Y., Chen, Y., Jiang, W., Yuan, X., Hu, J., Zhang, K., Jiang, S., et al. Electrospun Magnetic La2O3–Ceo2–Fe3O4 Composite Nanofibers for Removal of Fluoride from Aqueous Solution, Composites Communications, 33, 101194, 2022.
Jian, S., Chen, Y., Shi, F., Liu, Y., Jiang, W., Hu, J., Han, X., Jiang, S., Yang, W., Template-Free Synthesis of Magnetic La-Mn-Fe Tri-Metal Oxide Nanofibers for Efficient Fluoride Remediation: Kinetics, Isotherms, Thermodynamics and Reusability, Polymers, 14, 5417, 2022.
Wang, J., Sun, Y., Zhao, X., Chen, L., Peng, S., Ma, C., Duan, G., Liu, Z., Wang, H., Yuan, Y., et al. A Poly (Amidoxime)-Modified MOF Microporous Membrane for High-Efficient Uranium Extraction from Seawater, e-Polymers, 22, 399–410, 2022.
Singh, R., Introduction to Membrane Technology. In Membrane Technology and Engineering for Water Purification: Application, Systems Design and Operation, 2nd ed., Butterworth-Heinemann: Colorado Springs, CO, USA, 1–80, 2015.
Linder, C., Kedem, O., History of Nanofiltration Membranes from 1960 to 1990. In Nanofiltration: Principles, Applications, and New Materials, 2nd ed., Schäefer, A.I., Fane, A.G., Eds., WILEY-VCH GmbH: Weinheim, Germany, Chapter 1, 1–34, 2021.
Liu, L., Yu, L., Borjigin, B., Liu, Q., Zhao, C., Hou, D. Fabrication of Thin-Film Composite Nanofiltration Membranes with Improved Performance Using Β-Cyclodextrin as Monomer for Efficient Separation of Dye/Salt Mixtures, Applied Surface Science, 539, 148284, 2021.
Zhu, J., Yuan, S., Wang, J., Zhang, Y., Tian, M., Van der Bruggen, B., Microporous Organic Polymer-Based Membranes for Ultrafast Molecular Separations, Progress in Polymer Science, 110, 101308, 2020.
Alenazi, N.A., Hussein, M.A., Alamry, K.A., Asiri, A.M., Modified Polyether-Sulfone Membrane: A Mini Review, Designed Monomers and Polymers, 20, 532–546, 2017.
Qian, X., Ostwal, M., Asatekin, A., Geise, G.M., Smith, Z.P., Phillip, W.A., Lively, R.P., McCutcheon, J.R., A Critical Review and Commentary on Recent Progress of Additive Manufacturing and Its Impact on Membrane Technology, Journal of Membrane Science, 645, 120041, 2021.
Shen, L., Cheng, R., Yi, M., Hung, W.S., Japip, S., Tian, L., Zhang, X., Jiang, S., Li, S., Wang, Y., Polyamide-Based Membranes with Structural Homogeneity for Ultrafast Molecular Sieving, Nature Communications, 13, 500, 2022.
Goh, P.S., Ismail, A.F., A Review on Inorganic Membranes for Desalination and Wastewater Treatment, Desalination, 434, 60–80, 2018.
Bandehali, S., Parvizian, F., Ruan, H., Moghadassi, A., Shen, J., Figoli, A., Adeleye, A.S., Hilal, N., Matsuura, T., Drioli, E., et al. A Planned Review on Designing of High-Performance Nanocomposite Nanofiltration Membranes for Pollutants Removal from Water, Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 101, 78–125, 2021.
Oatley-Radcliffe, D.L., Walters, M., Ainscough, T.J., Williams, P.M., Mohammad, A.W., Hilal, N., Nanofiltration Membranes and Processes: A Review of Research Trends Over the Past Decade, Journal of Water Process Engineering, 19, 164–171, 2017.
Park, N., Kwon, B., Kim, I.S., Cho, J. Biofouling potential of various NF membranes with respect to bacteria and their soluble microbial products (SMP): Characterizations, flux decline, and transport parameters, Journal of Membrane Science, 258, 43–54, 2005.
Farahbakhsh, J., Vatanpour, V., Khoshnam, M., Zargar, M., Recent Advancements in the Application of New Monomers and Membrane Modification Techniques for the Fabrication of Thin Film Composite Membranes: A Review, Reactive & Functional Polymers, 166, 105015, 2021.
Fallahnejad, Z., Bakeri, G., Ismail, A.F., Overcoming the Tradeoff Between the Permeation and Rejection of TFN Nanofiltration Membranes Through Embedding Magnetic Inner Surface Functionalized Nanotubes, Process Safety and Environmental Protection, 165, 815–840, 2022.
Ahmad, N.N.R., Ang, W.L., Teow, Y.H., Mohammad, A.W., Hilal, N., Nanofiltration Membrane Processes for Water Recycling, Reuse and Product Recovery Within Various Industries: A Review, Journal of Water Process Engineering, 45, 102478, 2022.
Lau, W.J., Ismail, A.F., Goh, P.S., Hilal, N., Ooi, B.S., Characterization Methods of Thin Film Composite Nanofiltration Membranes, Separation & Purification Reviews, 44, 135–156, 2014.
Li, S., Wang, X., Guo, Y., Hu, J., Lin, S., Tu, Y., Chen, L., Ni, Y., Huang, L., Recent Advances on Cellulose-Based Nanofiltration Membranes and Their Applications in Drinking Water Purification: A Review, Journal of Cleaner Production, 333, 130171, 2022.
Panda, S.R., De, S., Preparation, Characterization and Performance of Zncl2 Incorporated Polysulfone (PSF)/Polyethylene Glycol (PEG) Blend Low Pressure Nanofiltration Membranes, Desalination, 347, 52–65, 2014.
Bauman, M., Kosak, A., Lobnik, A., Petrinic, I., Luxbacher, T., Nanofiltration Membranes Modified with Alkoxysilanes: Surface Characterization Using Zeta Potential, Colloids and Surfaces A, 422, 110–117, 2013.
Teixeira, M.R., Rosa, M.J., Nystrom, M., The Role of Membrane Charge on Nanofiltration Performance, Journal of Membrane Science, 265, 160–166, 2005.
Francisco, N.C., Harir, M., Lucio, M., Ribera, G., Llado, X.M., Rovira, M., Caixach, J., High-Field FT-ICR Mass Spectrometry and NMR Spectroscopy to Characterize DOM Removal Through a Nanofiltration Pilot Plant, Water Research, 67, 154–165, 2014.
Qian, H., Zheng, J., Zhang, S., Preparation of Microporous Polyamide Networks for Carbon Dioxide Capture and Nanofiltration, Polymer, 54, 557–564, 2013.
Misdan, N., Lau, W.J., Ismail, A.F., Matsuura, T., Formation of Thin Film Composite Nanofiltration Membrane: Effect of Polysulfone Substrate Characteristics, Desalination, 329, 9–18, 2013.
Stawikowska, J., Livingston, A.G., Nanoprobe Imaging Molecular Scale Pores in Polymeric Membranes, Journal of Membrane Science, 413–414, 1–16, 2012.
Nanda, D., Tung, K.-L., Hung, W.-S., Lo, C.-H., Jean, Y.-C., Lee, K.-R., Hu, C.-C., Lai, J.-Y., Characterization of Fouled Nanofiltration Membranes Using Positron Annihilation Spectroscopy, Journal of Membrane Science, 382, 124–134, 2011.
Stawikowska, J., Livingston, A.G., Assessment of Atomic Force Microscopy for Characterization of Nanofiltration Membranes, Journal of Membrane Science, 425–426, 58–70, 2013.
Johnson, D.J., Al Malek, S.A., Al-Rashdi, B.A.M., Hilal, N., Atomic Force Microscopy of Nanofiltration Membranes: Effect of Imaging Mode and Environment, Journal of Membrane Science, 389, 486–498, 2012.
Hurwitz, G., Guillen, G.R., Hoek, E.M.V., Probing Polyamide Membrane Surface Charge, Zeta Potential, Wettability, and Hydrophilicity with Contact Angle Measurements, Journal of Membrane Science, 349, 349–357, 2010.
Epsztein, R., DuChanois, R.M., Ritt, C.L., Noy, A., Elimelech, M., Towards Single-Species Selectivity of Membranes with Subnanometre Pores, Nature Nanotechnology, 15, 426–436, 2020.
Steinle-Darling, E., Litwiller, E., Reinhard, M., Effects of Sorption on the Rejection of Trace Organic Contaminants During Nanofiltration, Environmental Science & Technology, 44, 2592–2598, 2010.
Hu, P., Yuan, B.B., Niu, Q.J., Chen, K., Xu, Z.W., Tian, B.Z., Zhang, X.Z., Modification of Polyamide Nanofiltration Membrane with Ultra-High Multivalent Cations Rejections and Mono-/Divalent Cation Selectivity, Desalination, 527, 115553, 2022.
Zheng, J.F., Zhang, X., Li, G.C., Fei, G.H., Jin, P.R., Liu, Y.L., Wouters, C., Meir, G., Li, Y., van der Bruggen, B., Selective Removal of Heavy Metals from Saline Water by Nanofiltration, Desalination, 525, 115380, 2022.
Zhang, H.R., He, Q.M., Luo, J.Q., Wan, Y.H., Darling, S.B., Sharpening Nanofiltration: Strategies for Enhanced Membrane Selectivity, ACS Applied Materials & Interfaces, 12, 39948–39966, 2020.
Zhang, R.J., Su, S., Gao, S.S., Tian, J.Y., Reconstruction of The Polyamide Film in Nanofiltration Membranes Via the Post-Treatment with A Ternary Mixture of Ethanolwater-Naoh: Mechanism and Effect, Desalination, 519, 115317, 2021.
Zhu, X.W., Xu, D.L., Gan, Z.D., Luo, X.S., Tang, X.B., Cheng, X.X., Bai, L.M., Li, G.B., Liang, H., Improving Chlorine Resistance and Separation Performance of Thin-Film Composite Nanofiltration Membranes with In-Situ Grafted Melamine, Desalination, 489, 114539, 2020.
Liang, Y.Z., Zhu, Y.Z., Liu, C., Lee, K.R., Hung, W.S., Wang, Z.Y., Li, Y.Y., Elimelech, M., Jin, J., Lin, S.H., Polyamide Nanofiltration Membrane with Highly Uniform Subnanometre Pores for Sub-1 Angstrom Precision Separation, Nature Communications, 11, 2015, 2020.
Sutariya, B., Karan, S., A Realistic Approach for Determining the Pore Size Distribution of Nanofiltration Membranes, Separation and Purification Technology, 293, 121096, 2022.
Zhang, T., Fu, R.Y., Wang, K.P., Gao, Y.W., Li, H.R., Wang, X.M., Xie, Y.F.F., Hou, L.A., Effect of Synthesis Conditions on the Non-Uniformity of Nanofiltration Membrane Pore Size Distribution, Journal of Membrane Science, 647, 120304, 2022.
Michaels, A.S., Analysis and Prediction of Sieving Curves for Ultrafiltration Membranes-A Universal Correlation, Separation and Purification Technology, 15, 1305–1322, 1980.
Fu, R.-Y., Zhang, T., Wang, X.-M., Rigorous Determination of Pore Size Non-Uniformity for Nanofiltration Membranes by Incorporating the Effects on Mass Transport, Desalination, 549, 116318, 2023.
Mohammad, A.W., Ali, N., Understanding the Steric and Charge Contributions in NF Membranes Using Increasing MWCO Polyamide Membranes, Desalination, 147, 205–212, 2002.
Bowen, W.R., Welfoot, J.S., Modelling the Performance of Membrane Nanofiltration-Critical Assessment and Model Development, Chemical Engineering Science, 57, 1121–1137, 2002.
Bandini, S., Vezzani, D. Nanofiltration modelingModeling: The role Role of dielectric Dielectric exclusion Exclusion in membrane Membrane characterizationCharacterization, Chemical Engineering Science, 58, 3303–3326, 2003.
Bowen, W.R., Mohammad, A.W., Hilal, N., Characterizations of Nanofiltration Membranes for Predictive Purposes-Use of Salts, Uncharged Solutes and Atomic Force Microscopy, Journal of Membrane Science, 126, 91–105, 1997.
Rafique, M.S., Tahir, M.B., Rafique, M., Shakil, M., Photocatalytic Nanomaterials for Air Purification and Self-Cleaning, In Nanotechnology and Photocatalysis for Environmental Applications, Tahir, M.B., Rafique, M., Rafique, M.S., Eds., In Micro and Nano Technologies, Elsevier: Amsterdam, The Netherlands, 203–219, 2020.
Samavati, Z., Samavati, A., Goh, P.S., Ismail, A.F., Abdullah, M.S., A Comprehensive Review of Recent Advances in Nanofiltration Membranes for Heavy Metal Removal from Wastewater, Chemical Engineering Research and Design, 189, 530–571, 2023.
Maguire, N.A.P., Ebrahimi, M., Fan, R., Gießelmann, S., Ehlen, F., Schutz, S., Czermak, P., Influence of Ceramic Membrane Surface Characteristics on the Flux Behavior of a Complex Fermentation Broth, Membranes, 11, 402, 2021.
Gu, J., Ji, L., Xiao, P., Zhang, C., Li, J., Yan, L., Chen, T., Recent Progress in Superhydrophilic Carbon-Based Composite Membranes for Oil/Water Emulsion Separation, ACS Applied Materials & Interfaces, 13, 36679–36696, 2021.
Pinem, J.A., Wardani, A.K., Aryanti, P.T.P., Khoiruddin, K., Wenten, I.G., Hydrophilic Modification of Polymeric Membrane Using Graft Polymerization Method: A Mini Review, IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 547, 012054, 2019.
Jamil, T.S., Mansor, E.S., Abdallah, H., Shaban, A.M., Souaya, E.R., Novel Anti Fouling Mixed Matrix Ceo2/Ce7O12 Nanofiltration Membranes for Heavy Metal Uptake, Journal of Environmental Chemical Engineering, 6, 3273–3282, 2018.
Agnihotri, B., Sharma, A., Gupta, A.B., Characterization and Analysis of Inorganic Foulants in RO Membranes for Groundwater Treatment, Desalination, 491, 114567, 2020.
Mkpuma, V.O., Moheimani, N.R., Fischer, K., Schulze, A., Ennaceri, H., Membrane Surface Zwitterionization for An Efficient Microalgal Harvesting: A Review, Algal Research, 66, 102797, 2022.
Guo, C., Duan, F., Zhang, S., He, L., Wang, M., Chen, J., Zhang, J., Jia, Q., Zhang, Z., Du, M., Heterostructured Hybrids of Metal–Organic Frameworks (MOFs) And Covalent–Organic Frameworks (COFs), Journal of Materials Chemistry, 10, 475–507, 2022.
Pakizeh, M., May, P., Matthias, M., Ulbricht, M., Preparation and Characterization of Polyzwitterionic Hydrogel Coated Polyamide-Based Mixed Matrix Membrane for Heavy Metal Ions Removal, Journal of Applied Polymer Science, 137, 49595, 2020.
Elimelech, M., Zhu, X., Childress, A.E., Hong, S., Role of Membrane Surface Morphology in Colloidal Fouling of Cellulose Acetate and Composite Aromatic Polyamide Reverse Osmosis Membranes, Journal of Membrane Science, 127, 101–109, 1997.
Vrijenhoek, E.M., Hong, S., Elimelech, M., Influence of Membrane Surface Properties on Initial Rate of Colloidal Fouling of Reverse Osmosis and Nanofiltration Membranes, Journal of Membrane Science, 188, 115–128, 2001.
Zhang, W., Jiang, F., Membrane Fouling in Aerobic Granular Sludge (AGS)-Membrane Bioreactor (MBR): Effect of AGS Size, Water Research, 157, 445–453, 2019.
Yan, L., Li, Y.S., Xiang, C.B., Xianda, S., Effect of Nano-Sized Al2O3-Particle Addition on PVDF Ultrafiltration Membrane Performance, Journal of Membrane Science, 276, 162–167, 2006.
Li, Y.S., Yan, L., Xiang, C.B., Hong, L.J., Treatment of Oily Wastewater by Organic–Inorganic Composite Tubular Ultrafiltration (UF) Membranes, Desalination, 196, 76–83, 2006.
Huisman, I.H., Pradanos, P., Hernandez, A., The Effect of Protein–Protein and Protein–Membrane Interactions on Membrane Fouling in Ultrafiltration, Journal of Membrane Science, 179, 79–90, 2000.
Rana, D., Matsuura, T., Surface modifications for antifouling membranes, Chemical Reviews, 110, 2448–2471, 2010.
Nemani, S.K., Annavarapu, R.K., Mohammadian, B., Raiyan, A., Heil, J., Haque, M.A., Abdelaal, A., Sojoudi, H., Surface Modification of Polymers: Methods and Applications, Advanced Materials Interfaces, 5, 1801247, 2018.
Lee, J., Kim, I.S., Hwang, M.H., Chae, K.J., Atomic Layer Deposition and Electrospinning as Membrane Surface Engineering Methods for Water Treatment: A Short Review, Environmental Science: Water Research & Technology, 6, 1765–1785, 2020.
Yasmeen, S., Ryu, S.W., Lee, S.H., Lee, H.B.R., Atomic Layer Deposition Beyond Thin Film Deposition Technology, Advanced Materials Technologies, 2200876, 2022.
Adhikari, S., Selvaraj, S., Kim, D.H., Progress in Powder Coating Technology Using Atomic Layer Deposition, Advanced Materials Interfaces, 5, 1800581, 2018.
Hyde, G.K., Scarel, G., Spagnola, J.C., Peng, Q., Lee, K., Gong, B., Roberts, K.G., Roth, K.M., Hanson, C.A., Devine, C.K., et al. Atomic Layer Deposition and Abrupt Wetting Transitions on Nonwoven Polypropylene and Woven Cotton Fabrics, Langmuir, 26, 2550–2558, 2010.
Waldman, R.Z., Yang, H.C., Mandia, D.J., Nealey, P.F., Elam, J.W., Darling, S.B., Janus Membranes Via Diffusion-Controlled Atomic Layer Deposition, Advanced Materials Interfaces, 5, 1800658, 2018.
Nikkola, J., Sievänen, J., Raulio, M., Wei, J., Vuorinen, J., Tang, C.Y., Surface Modification of Thin Film Composite Polyamide Membrane Using Atomic Layer Deposition Method, Journal of Membrane Science, 450, 174–180, 2014.
Ataeefard, M., Moradian, S., Mirabedini, M., Ebrahimi, M., Asiaban, S., Surface Properties of Low-Density Polyethylene Upon Low-Temperature Plasma Treatment with Various Gases, Plasma Chemistry and Plasma Processing, 28, 377–390, 2008.
Zhang, Y., Hudson-Smith, N.V., Frand, S.D., Cahill, M.S., Davis, L.S., Feng, Z.V., Haynes, C.L., Hamers, R.J., Influence of the Spatial Distribution of Cationic Functional Groups at Nanoparticle Surfaces on Bacterial Viability and Membrane Interactions, Journal of the American Chemical Society, 142, 10814–10823, 2020.
DuChanois, R.M., Epsztein, R., Trivedi, J.A., Elimelech, M., Controlling Pore Structure of Polyelectrolyte Multilayer Nanofiltration Membranes by Tuning Polyelectrolyte-Salt Interactions, Journal of Membrane Science, 581, 413–420, 2019.
Dickhout, J.M., Virga, E., Lammertink, R.G., de Vos, W.M., Surfactant Specific Ionic Strength Effects on Membrane Fouling During Produced Water Treatment, Journal of Colloid and Interface Science, 556, 12–23, 2019.
Nafi, A.W., Taseidifar, M., Removal of Hazardous Ions from Aqueous Solutions: Current Methods, With A Focus on Green Ion Flotation, Journal of Environmental Management, 319, 115666, 2022.
Jeon, M.Y., Yoo, S.H., Kim, C.K., Performance of Negatively Charged Nanofiltration Membranes Prepared from Mixtures of Various Dimethacrylates and Methacrylic Acid, Journal of Membrane Science, 313, 242–249, 2008.
Tanninen, J., Platt, S., Weis, A., Nystrom, M., Long-term Term acid Acid resistance and selectivity Selectivity of NF membranes Membranes in very Very acidic Acidic conditionsConditions, Journal of Membrane Science, 240, 11–18, 2004.
Azizi, N., Goudarzi, S., Eslami, R., Zarrin, H., Polymer-Based Bioinspired, Biomimetic, and Stimuli-Responsive Nanofiltration Membranes, In Advancement in Polymer-Based Membranes for Water Remediation, Elsevier: Toronto, ON, Canada, 237–271, 2022.
Al-Rashdi, B.A.M., Johnson, D.J., Hilal, N., Removal of Heavy Metal Ions by Nanofiltration, Desalination, 315, 2–17, 2013.
Wang, C., Chen, Y., Hu, X., Guo, P., Engineering Novel High Flux Thin-Film Composite (TFC) Hollow Fiber Nanofiltration Membranes Via a Facile and Scalable Coating Procedure, Desalination, 526, 115531, 2022.
Yadav, D., Karki, S., Ingole, P.G., Current Advances and Opportunities in the Development of Nanofiltration (NF) Membranes in the Area of Wastewater Treatment, Water Desalination, Biotechnological and Pharmaceutical Applications, Journal of Environmental Chemical Engineering, 10, 108109, 2022.
Noremylia, M.B., Hassan, M.Z., Ismail, Z., Recent Advancement in Isolation, Processing, Characterization and Applications of Emerging Nanocellulose: A Review, International Journal of Biological Macromolecules, 206, 954–976, 2022.
Tashvigh, A.A., Feng, Y., Weber, M., Maletzko, C., Chung, T.S., 110th Anniversary: Selection of Cross-Linkers and Crosslinking Procedures for The Fabrication of Solvent-Resistant Nanofiltration Membranes: A Review, Industrial & Engineering Chemistry Research, 58, 10678–10691, 2019.
Nozad, E., Marjani, A.P., Mahmoudian, M., A Novel and Facile Semi-IPN System in Fabrication of Solvent Resistant Nanofiltration Membranes for Effective Separation of Dye Contamination in Water and Organic Solvents, Separation and Purification Technology, 282, 120121, 2022.
Karki, S., Ingole, P.G., Development of Polymer-Based New High Performance Thin Film Nanocomposite Nanofiltration Membranes by Vapor Phase Interfacial Polymerization for the Removal of Heavy Metal Ions, Chemical Engineering Journal, 446, 137303, 2022.
Zhang, X., Jin, P., Xu, D., Zheng, J., Zhan, Z.M., Gao, Q., Yuan, S., Xu, Z.L., Bruggen, B.V.D., Triethanolamine Modification Produces Ultra-Permeable Nanofiltration Membrane with Enhanced Removal Efficiency of Heavy Metal Ions, Journal of Membrane Science, 644, 120127, 2022.
Yang, J., Li, Z., Wang, Z., Yuan, S., Li, Y., Zhao, W., Zhang, X., 2D Material Based Thin Film Nanocomposite Membranes for Water Treatment, Advanced Materials Technologies, 6, 2000862, 2021.
Han, S., Li, W., Xi, H., Yuan, R., Long, J., Xu, C., Plasma-Assisted In-Situ Preparation of Graphene-Ag Nanofiltration Membranes for Efficient Removal of Heavy Metal Ions, Journal of Hazardous Materials, 423, 127012, 2022.
Yang, Y., Wang, S., Zhang, J., He, B., Li, J., Qin, S., Yang, J., Zhang, J., Cui, Z., Fabrication of Hollow Fiber Nanofiltration Separation Layer with Highly Positively Charged Surface for Heavy Metal Ion Removal, Journal of Membrane Science, 120534, 2022.
Kocanova, V., Cuhorka, J., Dusek, L., Mikulasek, P., Application of Nanofiltration for Removal of Zinc from Industrial Wastewater, Desalination and Water Treatment, 75, 342–347, 2017.
Yang, W., Wang, Y., Wang, Q., Wu, J., Duan, G., Xu, W., Jian, S., Magnetically Separable and Recyclable Fe3O4@PDA Covalent Grafted By L-Cysteine Core-Shell Nanoparticles Toward Efficient Removal of Pb2+. Vacuum, 189, 110229, 2021.
Mukherjee, R., Mondal, M., Sinha, A., Sarkar, S., De, S., Application of Nanofiltration Membrane for Treatment of Chloride Rich Steel Plant Effluent, Journal of Environmental Chemical Engineering, 4, 1–9, 2016.
1. Imdad, S., Dohare, R.K. A Critical Review on Heavy Metals Removal Using Ionic Liquid Membranes from the Industrial Wastewater, Chemical Engineering and Processing-Process Intensification, 173, 108812, 2022.
2. Frazzoli, C., Ruggieri, F., Battistini, B., Orisakwe, O.E., Igbo, J.K., Bocca, B. E-WASTE Threatens Health: The Scientific Solution Adopts the One Health Strategy, Environmental Research, 212, 113227, 2022.
3. NTPA 001., Valori Limita de Incarcare Cu Poluanti a Apelor Uzate Industriale Si Orasenesti Evacuate in Receptori Naturali | Molecula H2O, (accessed on 17 May 2023), 2023.
4. Altaf, M., Yamin, N., Muhammad, G., Raza, M.A., Shahid, M., Ashraf, R.S., Electroanalytical Techniques for the Remediation of Heavy Metals from Wastewater, In Water Pollution and Remediation: Heavy Metals, Springer: Cham, Switzerland, 53, 471–511, 2021.
5. Benassi, L., Zanoletti, A., Depero, L.E., Bontempi, E., Sewage Sludge Ash Recovery as Valuable Raw Material for Chemical Stabilization of Leachable Heavy Metals, Journal of Environmental Management, 245, 464–470, 2019.
6. Nekouei, R.K., Pahlevani, F., Assefi, M., Maroufi, S., Sahajwalla, V., Selective Isolation of Heavy Metals from Spent Electronic Waste Solution by Macroporous Ion-Exchange Resins, Journal of Hazardous Materials, 371, 389–396, 2019.
7. Adeola, A.O., Nomngongo, P.N., Advanced Polymeric Nanocomposites for Water Treatment Applications: A Holistic Perspective, Polymers, 14, 2462, 2022.
8. Charcosset, C., Ultrafiltration, Microfiltration, Nanofiltration and Reverse Osmosis in Integrated Membrane Processes, In Integrated Membrane Systems and Processes, 1st ed., Basile, A., Charcosset, C., Eds., John Wiley & Sons, Ltd.: Hoboken, NJ, USA, 1–22, 2016.
9. Cao, L., Zhang, Y., Ni, L., Feng, X., A Novel Loosely Structured Nanofiltration Membrane Bioreactor for Wastewater Treatment: Process Performance and Membrane Fouling, Journal of Membrane Science, 644, 120128, 2022.
10. Ma, Z., Ren, L.F., Ying, D., Jia, J., Shao, J., Sustainable Electrospray Polymerization Fabrication of Thin-Film Composite Polyamide Nanofiltration Membranes for Heavy Metal Removal, Desalination, 539, 115952, 2022.
11. Lofrano, G., Carotenuto, M., Libralato, G., Domingos, R.F., Markus, A., Dini, L., Gautam, R.K., Baldantoni, D., Rossi, M., Sharma, S.K., Polymer Functionalized Nanocomposites for Metals Removal from Water and Wastewater: An Overview, Water Research, 92, 22–37, 2016.
12. Ma, X., Zhao, S., Tian, Z., Duan, G., Pan, H., Yue, Y., Li, S., Jian, S., Yang, W., Liu, K., MOFs Meet Wood: Reusable Magnetic Hydrophilic Composites Toward Efficient Water Treatment with Super-High Dye Adsorption Capacity at High Dye Concentration, Chemical Engineering Journal, 446, 136851, 2022.
13. Jian, S., Chen, Y., Shi, F., Liu, Y., Jiang, W., Hu, J., Han, X., Jiang, S., Yang, W., Template-Free Synthesis of Magnetic La-Mn-Fe Tri-Metal Oxide Nanofibers for Efficient Fluoride Remediation: Kinetics, Isotherms, Thermodynamics and Reusability, Polymers, 14, 5417, 2022.
14. Wang, J., Sun, Y., Zhao, X., Chen, L., Peng, S., Ma, C., Duan, G., Liu, Z., Wang, H., Yuan, Y., et al. A Poly (Amidoxime)-Modified MOF Microporous Membrane for High-Efficient Uranium Extraction from Seawater, e-Polymers, 22, 399–410, 2022.
15. Ma, X., Zhao, S., Tian, Z., Duan, G., Pan, H., Yue, Y., Li, S., Jian, S., Yang, W., Liu, K., MOFs Meet Wood: Reusable Magnetic Hydrophilic Composites Toward Efficient Water Treatment with Super-High Dye Adsorption Capacity at High Dye Concentration, Chemical Engineering Journal, 446, 136851, 2022.
16. Jian, S., Chen, Y., Shi, F., Liu, Y., Jiang, W., Hu, J., Han, X., Jiang, S., Yang, W., Template-Free Synthesis of Magnetic La-Mn-Fe Tri-Metal Oxide Nanofibers for Efficient Fluoride Remediation: Kinetics, Isotherms, Thermodynamics and Reusability, Polymers, 14, 5417, 2022.
17. Wang, J., Sun, Y., Zhao, X., Chen, L., Peng, S., Ma, C., Duan, G., Liu, Z., Wang, H., Yuan, Y., et al. A Poly (Amidoxime)-Modified MOF Microporous Membrane for High-Efficient Uranium Extraction from Seawater, e-Polymers, 22, 399–410, 2022.
18. Singh, R., Introduction to Membrane Technology. In Membrane Technology and Engineering for Water Purification: Application, Systems Design and Operation, 2nd ed., Butterworth-Heinemann: Colorado Springs, CO, USA, 1–80, 2015.
19. Linder, C., Kedem, O., History of Nanofiltration Membranes from 1960 to 1990. In Nanofiltration: Principles, Applications, and New Materials, 2nd ed., Schäefer, A.I., Fane, A.G., Eds., WILEY-VCH GmbH: Weinheim, Germany, Chapter 1, 1–34, 2021.
20. Zhu, J., Yuan, S., Wang, J., Zhang, Y., Tian, M., Van der Bruggen, B., Microporous Organic Polymer-Based Membranes for Ultrafast Molecular Separations, Progress in Polymer Science, 110, 101308, 2020.
21. Goh, P.S., Ismail, A.F., A Review on Inorganic Membranes for Desalination and Wastewater Treatment, Desalination, 434, 60–80, 2018.
22. Bandehali, S., Parvizian, F., Ruan, H., Moghadassi, A., Shen, J., Figoli, A., Adeleye, A.S., Hilal, N., Matsuura, T., Drioli, E., et al. A Planned Review on Designing of High-Performance Nanocomposite Nanofiltration Membranes for Pollutants Removal from Water, Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 101, 78–125, 2021.
23. Park, N., Kwon, B., Kim, I.S., Cho, J. Biofouling potential of various NF membranes with respect to bacteria and their soluble microbial products (SMP): Characterizations, flux decline, and transport parameters, Journal of Membrane Science, 258, 43–54, 2005.
24. Farahbakhsh, J., Vatanpour, V., Khoshnam, M., Zargar, M., Recent Advancements in the Application of New Monomers and Membrane Modification Techniques for the Fabrication of Thin Film Composite Membranes: A Review, Reactive & Functional Polymers, 166, 105015, 2021.
25. Fallahnejad, Z., Bakeri, G., Ismail, A.F., Overcoming the Tradeoff Between the Permeation and Rejection of TFN Nanofiltration Membranes Through Embedding Magnetic Inner Surface Functionalized Nanotubes, Process Safety and Environmental Protection, 165, 815–840, 2022.
26. Ahmad, N.N.R., Ang, W.L., Teow, Y.H., Mohammad, A.W., Hilal, N., Nanofiltration Membrane Processes for Water Recycling, Reuse and Product Recovery Within Various Industries: A Review, Journal of Water Process Engineering, 45, 102478, 2022.
27. Lau, W.J., Ismail, A.F., Goh, P.S., Hilal, N., Ooi, B.S., Characterization Methods of Thin Film Composite Nanofiltration Membranes, Separation & Purification Reviews, 44, 135–156, 2014.
28. Li, S., Wang, X., Guo, Y., Hu, J., Lin, S., Tu, Y., Chen, L., Ni, Y., Huang, L., Recent Advances on Cellulose-Based Nanofiltration Membranes and Their Applications in Drinking Water Purification: A Review, Journal of Cleaner Production, 333, 130171, 2022.
29. Francisco, N.C., Harir, M., Lucio, M., Ribera, G., Llado, X.M., Rovira, M., Caixach, J., High-Field FT-ICR Mass Spectrometry and NMR Spectroscopy to Characterize DOM Removal Through a Nanofiltration Pilot Plant, Water Research, 67, 154–165, 2014.
30. Teixeira, M.R., Rosa, M.J., Nystrom, M., The Role of Membrane Charge on Nanofiltration Performance, Journal of Membrane Science, 265, 160–166, 2005.
31. Johnson, D.J., Al Malek, S.A., Al-Rashdi, B.A.M., Hilal, N., Atomic Force Microscopy of Nanofiltration Membranes: Effect of Imaging Mode and Environment, Journal of Membrane Science, 389, 486–498, 2012.
32. Hurwitz, G., Guillen, G.R., Hoek, E.M.V., Probing Polyamide Membrane Surface Charge, Zeta Potential, Wettability, and Hydrophilicity with Contact Angle Measurements, Journal of Membrane Science, 349, 349–357, 2010.
33. Epsztein, R., DuChanois, R.M., Ritt, C.L., Noy, A., Elimelech, M., Towards Single-Species Selectivity of Membranes with Subnanometre Pores, Nature Nanotechnology, 15, 426–436, 2020.
34. Sutariya, B., Karan, S., A Realistic Approach for Determining the Pore Size Distribution of Nanofiltration Membranes, Separation and Purification Technology, 293, 121096, 2022.
35. Michaels, A.S., Analysis and Prediction of Sieving Curves for Ultrafiltration Membranes-A Universal Correlation, Separation and Purification Technology, 15, 1305–1322, 1980.
36. Fu, R.-Y., Zhang, T., Wang, X.-M., Rigorous Determination of Pore Size Non-Uniformity for Nanofiltration Membranes by Incorporating the Effects on Mass Transport, Desalination, 549, 116318, 2023.
37. Bowen, W.R., Mohammad, A.W., Hilal, N., Characterizations of Nanofiltration Membranes for Predictive Purposes-Use of Salts, Uncharged Solutes and Atomic Force Microscopy, Journal of Membrane Science, 126, 91–105, 1997.
38. Rafique, M.S., Tahir, M.B., Rafique, M., Shakil, M., Photocatalytic Nanomaterials for Air Purification and Self-Cleaning, In Nanotechnology and Photocatalysis for Environmental Applications, Tahir, M.B., Rafique, M., Rafique, M.S., Eds., In Micro and Nano Technologies, Elsevier: Amsterdam, The Netherlands, 203–219, 2020.
39. Samavati, Z., Samavati, A., Goh, P.S., Ismail, A.F., Abdullah, M.S., A Comprehensive Review of Recent Advances in Nanofiltration Membranes for Heavy Metal Removal from Wastewater, Chemical Engineering Research and Design, 189, 530–571, 2023.
40. Pinem, J.A., Wardani, A.K., Aryanti, P.T.P., Khoiruddin, K., Wenten, I.G., Hydrophilic Modification of Polymeric Membrane Using Graft Polymerization Method: A Mini Review, IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 547, 012054, 2019.
41. Jamil, T.S., Mansor, E.S., Abdallah, H., Shaban, A.M., Souaya, E.R., Novel Anti Fouling Mixed Matrix Ceo2/Ce7O12 Nanofiltration Membranes for Heavy Metal Uptake, Journal of Environmental Chemical Engineering, 6, 3273–3282, 2018.
42. Mkpuma, V.O., Moheimani, N.R., Fischer, K., Schulze, A., Ennaceri, H., Membrane Surface Zwitterionization for An Efficient Microalgal Harvesting: A Review, Algal Research, 66, 102797, 2022.
43. Guo, C., Duan, F., Zhang, S., He, L., Wang, M., Chen, J., Zhang, J., Jia, Q., Zhang, Z., Du, M., Heterostructured Hybrids of Metal–Organic Frameworks (MOFs) And Covalent–Organic Frameworks (COFs), Journal of Materials Chemistry, 10, 475–507, 2022.
44. Pakizeh, M., May, P., Matthias, M., Ulbricht, M., Preparation and Characterization of Polyzwitterionic Hydrogel Coated Polyamide-Based Mixed Matrix Membrane for Heavy Metal Ions Removal, Journal of Applied Polymer Science, 137, 49595, 2020.
45. Elimelech, M., Zhu, X., Childress, A.E., Hong, S., Role of Membrane Surface Morphology in Colloidal Fouling of Cellulose Acetate and Composite Aromatic Polyamide Reverse Osmosis Membranes, Journal of Membrane Science, 127, 101–109, 1997.
46. Zhang, W., Jiang, F., Membrane Fouling in Aerobic Granular Sludge (AGS)-Membrane Bioreactor (MBR): Effect of AGS Size, Water Research, 157, 445–453, 2019.
47. Huisman, I.H., Pradanos, P., Hernandez, A., The Effect of Protein–Protein and Protein–Membrane Interactions on Membrane Fouling in Ultrafiltration, Journal of Membrane Science, 179, 79–90, 2000.
48. Rana, D., Matsuura, T., Surface modifications for antifouling membranes, Chemical Reviews, 110, 2448–2471, 2010.
49. Lee, J., Kim, I.S., Hwang, M.H., Chae, K.J., Atomic Layer Deposition and Electrospinning as Membrane Surface Engineering Methods for Water Treatment: A Short Review, Environmental Science: Water Research & Technology, 6, 1765–1785, 2020.
50. Nikkola, J., Sievanen, J., Raulio, M., Wei, J., Vuorinen, J., Tang, C.Y., Surface Modification of Thin Film Composite Polyamide Membrane Using Atomic Layer Deposition Method, Journal of Membrane Science, 450, 174–180, 2014.
51. Wang, C., Chen, Y., Hu, X., Guo, P., Engineering Novel High Flux Thin-Film Composite (TFC) Hollow Fiber Nanofiltration Membranes Via a Facile and Scalable Coating Procedure, Desalination, 526, 115531, 2022.
52. Yadav, D., Karki, S., Ingole, P.G., Current Advances and Opportunities in the Development of Nanofiltration (NF) Membranes in the Area of Wastewater Treatment, Water Desalination, Biotechnological and Pharmaceutical Applications, Journal of Environmental Chemical Engineering, 10, 108109, 2022.
53. Karki, S., Ingole, P.G., Development of Polymer-Based New High Performance Thin Film Nanocomposite Nanofiltration Membranes by Vapor Phase Interfacial Polymerization for the Removal of Heavy Metal Ions, Chemical Engineering Journal, 446, 137303, 2022.
54. Zhang, X., Jin, P., Xu, D., Zheng, J., Zhan, Z.M., Gao, Q., Yuan, S., Xu, Z.L., Bruggen, B.V.D., Triethanolamine Modification Produces Ultra-Permeable Nanofiltration Membrane with Enhanced Removal Efficiency of Heavy Metal Ions, Journal of Membrane Science, 644, 120127, 2022.
55. Han, S., Li, W., Xi, H., Yuan, R., Long, J., Xu, C., Plasma-Assisted In-Situ Preparation of Graphene-Ag Nanofiltration Membranes for Efficient Removal of Heavy Metal Ions, Journal of Hazardous Materials, 423, 127012, 2022.
56. Yang, Y., Wang, S., Zhang, J., He, B., Li, J., Qin, S., Yang, J., Zhang, J., Cui, Z., Fabrication of Hollow Fiber Nanofiltration Separation Layer with Highly Positively Charged Surface for Heavy Metal Ion Removal, Journal of Membrane Science, 120534, 2022.
57. Kocanova, V., Cuhorka, J., Dusek, L., Mikulasek, P., Application of Nanofiltration for Removal of Zinc from Industrial Wastewater, Desalination and Water Treatment, 75, 342–347, 2017.
58. Yang, W., Wang, Y., Wang, Q., Wu, J., Duan, G., Xu, W., Jian, S., Magnetically Separable and Recyclable Fe3O4@PDA Covalent Grafted By L-Cysteine Core-Shell Nanoparticles Toward Efficient Removal of Pb2+. Vacuum, 189, 110229, 2021.
59. Mukherjee, R., Mondal, M., Sinha, A., Sarkar, S., De, S., Application of Nanofiltration Membrane for Treatment of Chloride Rich Steel Plant Effluent, Journal of Environmental Chemical Engineering, 4, 1–9, 2016.
[1] پست الکترونیکی مسئول مکاتبات:
Elmotosee@iust.ac.ir