غشاي نانوفيلتراسيون پلي اترسولفون اصلاح شده با اليگومرهاي شاخه اي آنيلين در زمينه علوم تصفيه اي و علوم جداسازي كاربرد دارد. در اين كار تحقيقاتي ابتدا غشاي پايه پلي اترسولفون با استفاده از روش جدايي فاز ساخته شده، سپس با استفاده از روش كاهش شيميايي نمك هاي آريل دي آزونيوم به صورت كوولانسي اصلاح شد، به اين صورت كه نمك هاي آريل دي آزونيوم توليدشده درحضور عامل كاهنده پودر آهن نيتروژن خود را از دست داده و به فرم راديكال آريل دي آزونيوم درآمده و به سطح غشا حمله ميكند، كه اين حمله نهايتا منجر به تشكيل اليگومرهاي شاخه اي آنيلين در سطح غشا شده، كه حضور اين اليگومرهاي شاخه اي آنيليني منجر به تبديل ماهيت آب گريز غشاي پلي اترسولفون به ماهيت ابر آب دوست وبه حداقل رسيدن گرفتگي غشاي اصلاح شده، پيدايش غشايي با خاصيت فلاكس عبوري بالا، پس دهي بالا وسطح صاف و نرم شده و همچنين نبايد از گفتن اين نكته غافل شد كه لايه آب دوست ايجادشده به وسيله پيوندكوولانسي در سطح غشا، برخلاف ساير روش ها از ثبات و استحكام بسيار بالايي برخوردار است. غشاي نانوفيلتراسيون پلي اترسولفون اصلاح شده با اليگومرهاي شاخه اي آنيلين را ميتوان با حصول راندمان بسيار قابل قبول و مطلوب در تصفيه آب و پساب، جداسازي امولوسيون هاي نفت/آب يا روغن/آب استفاده كرد.

غشاي الترافيلتراسيون پليمري كه با چارچوب هاي آلي-فلزي اصلاح شده در زمينه علوم جداسازي كاربرد دارد. اكثر قريب به اتفاق واحدهاي توليد كننده فاضلاب صنعتي فاقد سيستم هاي تصفيه هستند و روزانه مقادير فراواني فاضلاب صنعتي را وارد محيط زيست مي نمايند كه باعث آلودگي منابع آبي مي شوند. در اين كار تحقيقاتي نانو مواد TMU-5 در داخل پيكره غشا جاسازي شده است كه به دليل وجود گر.ه¬هاي عاملي هيدروكسيلي در داخل پيكره باعث آبدوستي شده است. بعد از نصب اين غشا در يك سيستم فيلتراسيون مي¬توانيم امولسيون آب و روغن را با راندمان قابل توجهي از محلولهاي آبي حذف نماييم. همچنين غشاي تهيه شده پس از استفاده، قابليت احياء مجدد توسط شستشوي هيدروليكي با آب احيا ميشود. در اين اختراع هدف اصلي ساخت غشاي پليمري و بهبود خواص سطحي آن به منظور كاهش گرفتگي براي استفاده در فرآيند اولترافيلتراسيون جهت تصفيه پسابها و آبهاي حاوي روغن مي باشد. براي رسيدن به اين هدف ابتدا نانومواد TMU-5 در داخل محلول قالبي قرار داده مي شود و سپس غشاي مورد نظر به روش جدايي فاز ساخته شده كه نانومواد در داخل پيكره آن جاسازي شده است. اصلاح سطح توسط نانو مواد TMU-5و نشاندن نانو ذرات در پيكره غشاء باعث افزايش آب دوستي سطح غشاء و كاهش گرفتگي مي شود كه نتيجه آن افزايش فلاكس عبوري آب و امولسيون آب و روغن مي باشد.

در اين اختراع هدف اصلي ساخت غشاي نانواليافي پليمري و بهبود خواص سطحي آن به منظور كاهش گرفتگي براي استفاده به عنوان غشاي ضد گرفتگي ميكروفيلتراسيون پربازده جهت استفاده در بيوراكتورهاي غشايي مي باشد. براي رسيدن به اين هدف غشاي نانواليافي پلي آكريلونيتريل اصلاح شده توسط نانوذرات پلي سيترات پاراآمينو بنزوات آلوموكسان توسط روش الكتروريسي ساخته شد. لازم به ذكر است كه نانوذرات آب دوست پلي سيترات پاراآمينو بنزوات آلوموكسان براي اولين بار و در اين مطالعه سنتز شده است. اصلاح غشا توسط نانوذرات آب دوست پلي سيترات پاراآمينو بنزوات آلوموكسان باعث افزايش آب دوستي سطح غشا و كاهش گرفتگي آن شده است. غشاي فلاكس بالاي ساخته شده كه داراي قابليت گرفتگي پايين بوده در فرايند هاي مختلف تصفيه پساب به خصوص بيوراكتورهاي غشايي مي تواند به طور موثري مورد استفاده قرار بگيرد.

در اين اختراع با كمك نانومواد مزوپروس FSM-16 اصلاح شده با متفورمين كه سازگار با محيط زيست است غشاي اولترافيلتراسيون پلي اترسولفون داراي ويژگي منحصر به فرد سنتز گرديد و عملكرد آن با پارامتر هايي نظير آبدوستي، شار عبوري، پس دهي روغن، خاصيت ضدگرفتگي، مقاومت در برابر گرما و فشار و همچنين عملكرد طولاني مدت مورد ارزيابي قرار گرفت. آبدوستي سطح و شار عبوري آب خالص غشاهاي پليمري در حضور نانومواد FSM-16 اصلاح شده با متفورمين به طرز قابل توجهي افزايش يافت. تصاوير حاصل از آناليز ميكروسكوپ روبش الكتروني، منافذ اثرانگشتي بازتر و مرتب تري را براي غشاهاي اصلاح شده با نانومواد در مقايسه با غشاهاي خالص پلي اتر سولفون به نمايش گذاشت. تصاوير حاصل از ميكروسكوپ نيروي الكتروني نشان داد كه پارامترهاي زبري غشا درحضور نانومواد FSM-16/متفورمين كاهش يافته است. نتايج حاصل از اين بررسي ها، بهبود بالاي عملكرد پس دهي در مقايسه با غشاهاي اصلاح نشده آشكار است. قابليت ضدگرفتگي غشاهاي مذكور به وسيله ي محلول شيرخشك به عنوان مدل عامل گرفتگي قوي ارزيابي شد. بهترين خاصيت ضدگرفتگي براي غشاي اصلاح شده با نانومواد با درصد تركيب 1/۰ درصد وزني مشاهده شد. براي بررسي مقاومت غشاهاي اصلاح شده در دماها و فشار هاي بالا در محيط نا متعارف مورد بررسي قرار گرفت كه نتايج به دست آمده نسان داد كه غشاهاي اصلاح شده داراي بيشترين مقدار مقاومت به نسبت غشاهاي اصلاح نشده را دارد. در نهايت غشاي انتخاب شده براي بررسي عملكرد غشا، در طولاني مدت غشاهاي ساخته شده در مدت 1400 دقيقه در معرض جداسازي پساب قرار گرفت كه به نسبت غشاي اصلاح نشده داراي راندمان بالاتري بود.

با وجود تحقيقات بسيار در زمينه ساخت غشاهاي ضد گرفتگي جهت حذف فلزات سنگين از آب هنوز پيشرفت هاي حاصل شده در اين زمينه جهت مصارف صنعتي رضايت بخش نيست. در اين مطالعه سعي بر آن است كه روشي نوين و كارامد جهت ساخت غشاي ضدگرفتگي نانوفيلتراسيون پلي اترسولفون به منظور حذف موثر فلزات سنگين از آب ارائه شود. در اين مطالعه كركومين مزوپور كيت-6 براي اولين بار سنتز و جهت عامل دار كردن غشاي نانوفيلتراسيون پلي اترسولفون مورد استفاده قرار گرفته شده است. روش اصلاحي به كارگرفته شده با هدف تاثير بر آب دوستي، بار سطحي ، اندازه حفرات، پروسيته و معرفي گروه هاي عاملي جاذب جهت بالا بردن قابليت غشاي پلي اترسولفون جهت حذف موثر فلزات سنگين انجام شده است. كركومين-مزوپور كيت-6 و پلي اترسولفون به دليل ايجاد پيوند هيدروژني بين گروه هاي هيدروكسيل فنلي و كربوكسيل كركومين-مزوپور كيت-6 و سولفون در ساختار پلي اترسولفون داراي سازگاري خوبي با يكديگر هستند و در نتيجه غشاي حاصله از پايداري نسبتا بالايي برخوردار است. نتايج حاصله نشان داد كه غشاي شار بالاي ساخته شده كه داراي قابليت استفاده مجدد و گرفتگي پايين است مي تواند به طور موثري در حذف فلزات سنگين از محيط هاي آبي مورد استفاده قرار بگيرد.

با وجود تحقيقات بسيار در زمينه بكارگيري فناوري جداسازي غشايي در حذف فلزات سنگين از آب ها، محدوديت هاي زيادي در جهت تجاري سازي فناوري غشايي در اين زمينه وجود دارد. در اختراع حاضر، به منظور تهيه غشاهاي داراي ويژگي هاي بالقوه جهت حذف فلزات سنگين از فاضلاب براي اولين بار نانومواد مزوپور سيليس عامل دار شده با تتراتيوترفتالات سنتز و مورد استفاده قرار گرفته شده است. به اين ترتيب، نانومواد سنتز شده در پيكره غشاي پلي اترسولفون جاسازي شده و غشاهاي ماتريس آميخته حاوي نانومواد مزوپور سيليس عامل دار شده با تتراتيوترفتالات تهيه شده و جهت تعيين ويژگي هاي ضدگرفتگي و قابليت حذف فلزات سنگين مورد مطالعه قرار داده شده اند. افزودن نانومواد تهيه شده سبب افزايش آب دوستي، پروسيته، بار منفي سطح غشا و شار عبوري از غشا و كاهش قابل توجه زبري غشاي پلي اترسولفون شده است. به علاوه، غشاهاي ماتريس آميخته داراي ويژگي هاي ضدگرفتگي عالي و راندمان بالا در حذف فلزات سنگين از فاضلاب مي باشند. غشاهاي ماتريس آميخته حاوي نانومواد مزوپور سيليس عامل دار شده با تتراتيوترفتالات گزينه اي مناسب براي حذف فلزات سنگين از فاضلاب صنايع مختلف از جمله كاغذ سازي، آلياژ، آبكاري فلزات، رنگرزي مي باشند.

طي ساليان اخير، تلاش زيادي به منظور ارتقاي ظرفيت تصفيه بيولوژيكي فاضلاب از طريق تركيب فرآيندهاي بيولوژيكي و همچنين كاهش در هزينه¬ها انجام شده ‌است .در حال حاضر، بيوراكتورهاي ايرليفت در زمينه تصفيه فاضلاب مورد توجه زيادي قرار گرفته اند. در اين نوع بيوراكتورها، الگوي جريان به گونه¬ايي مي¬باشد كه انتقال جرم به خوبي صورت مي¬گيرد. با اين وجود، بيوراكتورهاي ايرليفت نوين داراي طراحي پيچيده و نيازمند كنترل دقيق و بكارگيري تجهيزات بيشتر مي¬باشند. بنابراين، به منظور كاهش اين معايب، يك پيكربندي جديدي از بيوراكتورهاي ايرليفت تحت عنوان "بيوراكتور ايرليفت A2O با دو چرخش داخلي براي تصفيه فاضلاب" در سه پيكربندي مختلف در بخش آنوكسيك به صورت ساده، مجهز به بافل هاي مورب و پرشده با پكينگ هاي پلاستيكي با رژيم جريان پيوسته طراحي و ساخته شده است و از نظر پلتفرمي قابليت تصفيه فاضلاب هاي مختلف شهري و صنعتي را دارد. در بيوراكتور ابداعي دو چرخش داخلي با امكان اختلاط فرآيندهاي همزمان بي¬هوازي، آنوكسيك و هوازي منجر به حذف پمپ هاي برگشت لجن و كاهش در تعداد ميكسرها شده است. بيوراكتور ابداعي داراي طراحي ساده، حجم كوچك، عمليات ساده‌ بدون نياز به اپراتور متخصص، عملكرد بالا در تصفيه بيولوژيكي فاضلاب هاي مختلف با صرفه ي اقتصادي مي باشد.

در اين اختراع، روش كاربردي و ساده براي سنتز نوع جديدي از پكتين عامل دار شده معرفي شد. ماده تركيبي پيرازول/پكتين (PCPT) توسط آناليز هاي SEM ، XRD ، FT-IR و EDX شناسايي شد و سپس در غلظت هاي مختلف در غشاء نانوفيلتراسيون پلي اترسولفون (PES) گنجانده شد. تمام غشاهاي اصلاح شده شار آب خالص بيشتري را در مقايسه با غشاي اصلاح نشده از خود نشان دادند و در بهترين حالت، مقدار شار آب خالص 43.22 كيلوگرم بر متر مربع براي غشاي كامپوزيت 0.3 درصد وزني از پكتين عامل دار شده بدست آمد كه در ميان همه غشاهاي ساخته شده، بيشترين ميانگين اندازه منافذ ، تخلخل ، آب دوستي سطح ، صافي و بار منفي را نشان داد. براي غشاهاي اصلاح شده پس دهي نمك به طور قابل توجهي به صورت Na2SO4 ˃ NaCl افزايش يافت و رفتار غشا نانوفيلتراسيون را تأييد كرد. براي غشاي بهينه، درصد حذف رنگ دايركت رد- 16 و بنفش كريستالي (CV) به ترتيب 99.82و 98.24٪ و شار نفوذ هم به ترتيب 40.2 و 40.1 كيلوگرم بر متر مربع بود. ميزان حذف فلزات سنگين سرب، مس و كادميم براي غشاي اصلاح نشده به ترتيب برابر با 31، 32 و 32.5 درصد بود، در حالي كه درصد حذف اين فلزات براي غشاي بهينه اصلاح شده به ترتيب 98.09، 98.32 و 98.63 درصد به دست آمد. علاوه بر اين، غشاي بهينه خواص ضد گرفتگي فوق العاده اي از خود نشان داد و هيبريد پكيتن عاملدار شده را به عنوان يك عامل اصلاح كننده كارامد در غشاها براي تصفيه آب و فاضلاب معرفي كرد.