هدف از اين اختراع ساخت غشا اولترافيلتراسيون نانوكامپوزيتي با استفاده از پليمر پلي وينيليدن فلورايد (PVDF) و تركيب معدني اكسيد گرافن/دي اكسيد تيتانيم (GO/TiO2)مي باشد. استفاده از GO/TiO2 در ساختار غشاء پليمري موجب افزايش آبدوستي و نفوذپذيري غشا و كاهش آلودگي و گرفتگي آن مي¬شود. طبق نتايج جستجوهاي فراوان و تقريباً كامل، تا كنون موردي براي ساخت غشاء GO/TiO2/PVDF در داخل و خارج از كشور گزارش نشده است. براي اين منظور، ابتدا اكسيد گرافن از پيش ماده ي ارزان قيمت گرافيت صنعتي به روش هامر سنتز گرديد. در ادامه كامپوزيت GO/TiO2 به روش هيدروترمال با موفقيت تهيه شد و سپس غشاء هيبريدي GO/TiO2/PVDF به روش وارونگي فاز و با درصدهاي مختلف GO/TiO2 در حلال N-متيل پيروليدون (NMP) ساخته شد. براي اطيمينان از سنتز صحيح GO،TiO2 و GO/TiO2 از آناليزهاي XRD، FT-IR و SEM بهره گرفته شد. اين آناليزها سنتز موفقيت آميز مواد فوق را نشان داد. همچنين براي بررسي ويژگي هاي ساختاري غشا GO/TiO2/PVDF ساخته شده از آناليزهاي FT-IR، SEM و AFM استفاده شد. عملكرد غشاهاي اولترافيلتراسيون حاصل با استفاده از آزمايش هايي مانند شار آب مقطر، شار و پس دهي محلول پروتئيني آلبومين سرم گاوي (BSA) و اندازه گيري تخلخل و زاويه تماس آب مورد بررسي قرار گرفت. نتايج حاصل بهبود چشمگير در آبدوستي و خواص ضد گرفتگي غشا نانوكامپوزيتي GO/TiO2/PVDF را در مقايسه با غشاء PVDF خالص نشان داد.

در اين كار ابتدا نانوذرات روي اكسيد به رش رسوب گيري سنتز گرديد در ادامه نانوذرات با استفاده از تكنيك پراش پرتو ايكس (XRD) شناسايي شدند و اندازه متوسط ذرات نيز محاسبه شد، اندازه محاسبه شده در حدود 23 نانومتر به دست آمد. سپس سطح نانوذرات به سيله جفت كننده سيلاني اصلاح شد. اين كار باعث ايجاد پيوند دوگانه در سطح نانوذرات و در نتيجه بستر مناسبي را براي پليمريزاسيون راديكالي از سح نانوذرات فراهم آورد. اصلاح سط نانوذرات نيز به وسيله طيف سنجي زير قرمز (FTR) تأئيد گرديد. سپس نانوذرات در منومر متيل استايرن پخش گرديد و پليمريزاسيون همزمان در حضور آغازگر راديكالي AIBN انجام گرفت و در نتيجه نانوكاپوزيت پلي متيل استايرن / نانوذرات روي اكسيد به دست آمد. در ادمه مقدار معيني از نانوكامپوزيت تهيه شده در حضور آغازگر راديكالي AIBN و معرف برم دار كننده NBS در موقعيت بنزيلي برم دار شد و از طرف ديگر آغازگر TEMPO كه در آزمايشگاه پژوهشي شيمي دانشگاه پيام نور مركز تبريز سنتز گرديده است در حضور اسيد اسكوربيك به TEMPO-OH كه داراي گروه OH جهت جايگزيني با برم (در موقعيت بنزيلي) مي باشد تبديل گردد. سپس TEMPO-OH با استفاده از واكنش جانشيني نوكلوفيلي بر روي پلي متيل استايرن قرار گرفت. و سپس از طريق TEMPO هاي قرار گرفته بر روي پليمر، پليمريزاسيون كنترل شده انواع منومرها از جمله 4-كلرومتيل استايرن انجام گرفت.

هدف از اين اختراع در مرحله اول، توليد با تبديل ميكروذرات كلينوپتيلوليت طبيعي به نانوميله¬هاي كلينوپتيلوليت توسط تكنولوژي پلاسما به روش تخليه تابان مي¬باشد. در مرحله دوم، هدف استفاده از نانوميله¬هاي كلينوپتيلوليت اصلاح شده با يونهاي آهن بعنوان كاتاليست در فرآيند فنتون هتروژن جهت بررسي حذف ماده رنگزاي قرمز اسيدي 17 به عنوان آلاينده مدل مي¬باشد. استفاده از نانوميله¬هاي كلينوپتيلوليت اصلاح شده با يونهاي آهن در فرآيند مذكور به علت بالاتر بودن مساحت سطح ويژه، مساحت سطح ميكروحفره¬ها حجم تخلخل ميكروحفره¬ها، منجر به كاهش قابل ملاحظه در مقاومت انتقال جرم به سطح كاتاليست شده و باعث افزايش قابل ملاحظه¬ي سرعت فرآيند و كاهش مدت زمان انجام فرآيند مي¬شود. اين امر به نوبه خود باعث كاهش قابل ملاحظه¬ي هزينه¬هاي عملياتي شده و منجر به استفاده هر چه بيشتر از اين فرآيند در مقياس وسيع تر و صنعتي مي¬شود. طبق نتايج جستجوهاي فراوان و تقريباً كامل، تاكنون هيچ موردي براي توليد نانوميله¬هاي كلينوپتيلوليت از ميكروذرات كلينوپتيلوليت طبيعي با استفاده از تكنولوژي پلاسما به روش تخليه تابان در داخل و خارج از كشور گزارش نشده است. با توجه به اينكه زئوليت طبيعي كلينوپتيلوليت بدليل وجود معادن عظيم آن در سطح جهان و ايران، ارزان و فراوان بودن، خاصيت جذب سطحي زياد و ظرفيت تبادل كاتيوني بالا نسبت به ساير زئوليت¬هاي طبيعي و اغلب زئوليت¬هاي سنتزي در اين اختراع به عنوان كاتاليست انتخاب شده است. همچنين تكنولوژي پلاسما نيز به دليل ساده بودن، عدم استفاده از مواد شيميايي و اجرا در دماي محيط به عنوان روشي جهت توليد نانو ميله ها استفاده شده است. براي اثبات توليد نانوميله¬هاي كلينوپتيلوليت از ميكروذرات كلينوپتيلوليت طبيعي با استفاده از تكنولوژي پلاسما از تصاوير SEM، طيف-هايXRD وFT-IR ، آناليزهاي BET و EDX استفاده شده است.

الكترودهايي بر پايه مواد كربني به دليل غير سمي بودن، پايداري مناسب در برابر مواد شيميايي و پتانسيل مازاد بالا براي احياي اكسيژن، گزينه¬اي مناسبي جهت استفاده به عنوان الكترود كاتد مي¬باشند. در استفاده از الكترودهاي كربني مانند گرافيت و صفحه-هاي كربني محدوديت¬هايي وجود دارد كه مهم¬ترين آن¬ها راندمان پايين توليد H2O2 و مصرف انرژي بالاست. نانو مواد كربني به دليل ويژگي¬هاي منحصر به فرد و مساحت ويژه بالا گزينه هاي مناسبي براي استفاده در الكترود كاتد مي¬باشند. از اين ميان CNTs و C60 خواص فيزيكي و شيميايي منحصر بفردي دارند. هيبريد كردن اين مواد باهم به صورت پيوند كووالانسي موجب بهبود خواص و ايجاد خاصيت¬هاي جديد مي¬گردد. در هيبريدهاي كووالانت نانو مواد كربني انتقال الكترون درون مولكولي صورت مي¬گيرد و موجب تسريع واكنش الكتروشيميايي و افزايش گزينش¬پذيري واكنش احياي اكسيژن مي¬گردد. كه در واقع موجب توليد H2O2 در پتاسيل¬هاي مثبت¬تر شده و در نتيجه موجب كاهش مصرف انرژي بر حسب كيلوگرم H2O2 توليد شده مي¬گردد. هدف اصلي اختراع حاضر سنتز هيبريد C60-CNT جديد بصورت كووالانسي و ساخت الكترود كاتد از هيبريد سنتز شده جهت توليد الكتروشيميايي H2O2 مي¬باشد.