در اختراع حاضر غشاي مركب PVA/PP كه شامل لايه فعال پلي وينيل الكل PVA اتصال عرضي يافته روي پايه متخلخل پلي پروپيلن PP مي گردد ساخته شده و توسط فرايند غشايي تراوش تبخيري در آبزدايي از مخلوط آب و اتيلن گليكول مورد استفاده قرار گرفت. درجه اتصال عرضي و ساختار غشا به ترتيب با طيف سنجي Fourier Transform Infrared(FTIR و عكسبردراي ميكروسكوپ الكتروني SEM تعيين گرديد. اثر مقدار گلوتارالدهيد به عنوان عامل اتصال عرضي دهنده ML4/0-1/0 غلظت اتيلن گليكول 80- 70 درصد وزني دماي خوراك C80-60C و سرعت جريان خوراك L/min2-1 بر عملكرد جداسازي تراوش تبخيري مورد بررسي قرار گرفت. از روش تاگوچي براي طراحي سيستم آزمايش ها و بررسي اثر پارامترهاي فرآيندي بر فلاكس تراوشي و انتخاب پذيري غشا استفاده شد. نتايج نشان دادند كه در ميزان mL2/0 گلوتارالدهيد دماي خوراك 60C غلظت 80% وزني اتيلن گليكول در خوراك و شدت جريان L/min2 مي توان به بهترين نيتجيه فلاكس kg/m2/h45/1 و انتخاب پذيري 847 دست يافت.

عنوان اختراع: سنتز نانو زئوليت HS با كنترل شرايط عملياتي نوشتن خلاصه ار با استفاده از تركيب مواد با يكديگر توانستيم پودر نانو زئوليت HS را سنتز نماييم. اين مواد عبارت بودند از منابع آلومينيوم سيليس سديم هيدروكسيد و آب اصول كار از اين قرار است كه سود درون آب حل مي شود. آلومينيوم و سيليس به صورت مجزا وجود ندارد لذا لازم است آنها را از درون مواد استخراج نمود لذا آلومينيوم و سيليس از انحلال منابع مربوطه آنها درون محلول سود و آب حاصل مي شوند از تركيب آلومينيوم و سيليس و قرار دادن آنها تحت شرايط دمايي پودر HS حاصل مي شود. اين پودر يك سطح شديدا متخلخل مي باشد كه كاربردهاي مختلفي در صنايع شيميايي دارد كه از جمله آن مي توان به خاصيت كاتاليستي آن اشاره نمود. از مهمترين كاربردهاي اين پودر استفاده آن به عنوان دانه براي سنتز غشا زئوليتي مي باشد. اين غشا قابليت جداسازي بالايي را داراست.

زئوليت سيگما-۱ با ساختار DDR داراي پنجره هاي هشت ضلعي و با اندازهي حفره 36/0nm× nm ۴۴ / ۰ است. هدف از اين اختراع، ساخت زئوليت نانو حفره سيگما-۱ با استفاده از منبع سيليس سيليكا فوم به روش گرمابي و همچنين افزايش كريستاليته است. عناصر تشكيل دهنده اختراع سيليكا فوم، ۱- آمينو ادمنتان، سديم آلومينات، سودو آب است. ساخت زئوليت به روش گرم آبي با فرمول ژل3Na2O: 20 1- ADA: 1 Al2O3: 60SiO2: 2420 H2O واستفاده از منبع سيليس سيليكا فوم صورت گرفته است. مزاياي اختراع ادعايي نسبت به اختراعات پيشين استفاده از منبع سيليس ارزانتر سيليكا فوم بجاي منبع سيليس گران لودكس، مي باشد. در اين اختراع زئوليت سيگما-۱ با ميزان كريستاليته ۶۲٪ ساخته شد. كاربرد صنعتي اختراع شامل استفاده به عنوان كاتاليزور در فرايندهاي شيميايي، نفت، گاز و پتروشيمي، استفاده در غشاهاي جداسازي گاز و مايع و استفاده به عنوان جاذب گاز در فرايندهاي جداسازي است.

عناصر تشكيل دهنده اين غشا شامل آلومينات سديم لادوكس 40% سديم هيدروكسيد سزيم هيدروكسيد آب مقطر مي باشند. اين مواد طبق فرمول ژل 110H2O:10.8Sio2:0.4Cs2o:3Na2o:1Al2O3 تركيب شدند و به مدت 7 روز در دماي 100C قرار داده شدند و سپس مورد آناليز XRD قرار گرفتند. نتايج آن حاكي از سنتز پودر زئوليت Rho مي باشد. از اين زئوليت مي توان به عنوان جاذب كاتاليست تبادل كننده يون كمك خشك كن حذف كننده فلزات و ماده اوليه براي ساخت غشا استفاده كرد.

ساخت غشا كامپوزيت ماتريس آميخته پلي وينيل الكل (PVA) پر شده از نانوذرات زئوليتي A4 با پايه پلي پروپيلن (PP)

در كار انجام شده، ساخت غشاي ميكروفيلتر سراميكي ژئوپليمري با استفاده از سرباره آهن بازيافتي انجام شده است كه در صنايع تصفيه آب و فاضلاب و پساب كارخانه‌ها كاربرد دارد. سرباره آهن دورريز كارخانه‌هاي ذوب آهن است كه در اين كار با بازيافت آن، محصولي ارزشمند تهيه شده است. با توجه به ضعف‌هاي غشاهاي ميكروفيلتر كه تا به حال ساخته شده‌اند، مانند هزينه ساخت بالا، مقاومت شيميايي و مكانيكي پايين و بازده پايين، و همچنين براي تكميل كار انجام شده توسط محققان و مهندسان پيشين ساخت اين غشا، اين فرآيند براي بهبود ضعف‌هاي عملياتي پيشين ارايه شده است. براي ساخت اين غشا از سديم هيدروكسيد، آب مقطر و سرباره آهن استفاده شده است. تجهيزات مورد نياز براي ساخت اين غشا دستگاه پرس ده تن، قالب استيل ديسكي، همزن و محفظه ساخت، و ابزار اندازه‌گيري است. براي تست كارايي و بازده غشاي ساخته شده، از پايلوت ساخته شده براي فرآيندهاي غشايي استفاده شده است كه شامل سيستم پمپاژ و لوله‌كشي استيل و وسايل اندازه‌گيري فشار و دبي است. غشاي مذكور با تئوري فرآيند ژئوپليمري شدن آلومينا و سيليس موجود در سرباره تهيه شده است. از تركيب مقدار مشخصي از محلول سديم هيدروكسيد با سرباره آهن، خمير ژئوپليمري تهيه شد و در دستگاه پرس، به صورت ديسكي قالبگيري شده و ديسك‌ها براي مدت معيني در دما و رطوبت محيط در ظرفي در بسته قرار داده شد، و بعد از آماده‌سازي در ماژول مناسب قرار گرفت و با استفاده از پايلوت فرآيند غشايي مورد ارزيابي شد. براي ارزيابي بازده غشا، پسابي با كدورت بالا متشكل از امولسيون آب و روغن و پساب‌هاي روغني مختلف با تركيب حدودي 3 درصد روغن-آب مورد استفاده قرار گرفت كه بعد از عبور از غشا آب كاملا شفاف به دست آمد.

غشاي‌هاي پليمري الياف توخالي در صنايع تصفيه آب، پساب، سامانه‌هاي بيوراكتور غشايي و دياليز خون كاربرد دارند. غشا‌هاي الياف تو خالي سطح عملياتي بالايي دارند و ماژول‌هاي مجهز به اين غشا‌ها ابعاد كوچك با سطح فيلتراسيون بالايي دارند. ساختار و فيزيك اين غشا‌ها سبب شده تا آلاينده‌هاي موجود در فرآيند‌هاي فيلتراسيون آب، پساب و دياليز خون گرفتگي كمتري نسبت به غشا‌هاي تخت داشته باشند. غشاي‌هاي پليمري الياف توخالي به دو روش عمده جدايش فازي به روش القاي حرارتي (TIPS) و القاي ضد حلال (NIPS) ساخته مي‌شوند كه ريسنده غشا‌هاي پليمري حاضر امكان توليد به هر دو روش را ميسر ميكند. در اختراع حاضر ريسنده‌‌هاي غشا‌هاي الياف توخالي با بهره‌مندي از نرم افزار‌هاي قدرتمند، طراحي و شبيه‌سازي شده و با بررسي عوامل مؤثر مختلف، به مرحله توليد رسيده و نمونه‌هايي با دقت بالا و كيفيت عالي ساخته شد. امروزه با داشتن دانش فني ساخت ريسنده‌‌هاي توليد كننده غشا‌هاي پليمري الياف توخالي در اندازه‌هاي مختلف با دقت صدم ميكرون مي‌توان عليرغم توليد غشا‌هاي تصفيه آب و پساب به توليد غشا‌هاي دياليز خون نيز پرداخت. اختراع حاضر به گونه‌اي طراحي شده است كه بتوان از آن‌ها براي مصارف صنعتي و توليد انبوه غشا‌هاي الياف تو‌خالي استفاده شود .

طرح پيش رو به ساخت غشا هاي الياف توخالي بر پايه غشاي اولترافيلتراسيون داراي بار منفي به سبب حضور متريميد در ساختار غشاي ماتريس آميخته مي باشد كه با حضور متريميد و به سبب آن، بار منفي، امكان لايه نشاني لايه نانوفيلتراسيون داراي مثبت پلي اتيلن ايمين ميسر مي گردد. در نتيجه غشا هاي نانوفيلتراسيون الياف توخالي با بار مثبت و ساختار مركب حاصل مي شوند كه در نمك زدايي و حذف فلزات سنگين از آب و پساب مورد استفاده قرار مي گيرند. غشا هاي ساخته شده در فشار عملياتي بسيار پايين bar 2 قابليت بهر برداري دارند و به صورت مستقل در نمك زدايي عملكرد داشته و يا به عنوان واحد پيش تصفيه قابليت كاهش بار عملياتي واحد اسمز معكوس را داشته و بدين ترتيب سبب كاهش گرفتگي و فشار عملياتي غشا هاي واحد اسمز معكوس مي شوند. نتايج بررسي غشا هاي الياف توخالي نانوفيلتراسيون نشان از حذف بيش از 94درصد نمك MgCl2، 89 درصد نمك MgSO4 و بيش از 80 درصد NaCl دارد كه تاييدي بر عمكلرد مناسب غشا هاي نانوفيلتراسيون ساخته شده دارد. در همين راستا تراوايي متوسط غشا ي نانوفيلتراسيون ساخته شده در شرايط بهينه به ترتيب 65، 52 و 51 ليتر بر واحد سطح در هر ساعت در فشار 2 بار مي باشد كه نشان از ساخت موفق غشا هاي نانوفيلتراسيون شار بالا مي باشد.

نمك‌زدايي آب‌هاي سطحي و تهيه آب آشاميدني از آن نيازمند فرآيند اسمز معكوس است كه افزون بر مشكل رسوب‌گذاري و گرفتگي در اين غشاها نيازمند صرف انرژي بالايي است. با نشاندن واحدهاي نانوفيلتراسيون فشار پايين به عنوان واحدهاي پيش‌پالايش اسمز معكوس، مي‌توان از بار كل نمك‌هاي حل شده آب و نيز مصرف انرژي (فشار مورد نياز) فرآيند اسمز معكوس كاست. ساخت غشاهاي نانوفيلتراسيون به گونه‌اي كه پس‌زني مناسب و نيز شار مناسبي در فشار پايين داشته باشد، از موضوع‌هاي بر مرز دانش است كه ساخت غشاهاي كامپوزيتي آن‌ها در اين ثبت اختراع براي نخستين بار در ايران با پليمرهاي متداول گسترش يافته است و بهينه‌سازي ساختار آن انجام شده است. با در داشتن دانش فني ساخت اين غشاها (كه در اين ثبت اختراع گسترش يافته است) و تجاري سازي آن در مقياس بالاتر، مي‌توان نه تنها مشكل دسترسي به آب آشاميدني در بسياري از نقاط ايران را به شيوه چشم‌گيري كاهش دادف بلكه انرژي بري واحدهاي اسمز معكوس نيز به طرز چشمگيري كاهش مي يابد. در اين ثبت اختراع توليد غشاي نانو كامپوزيتي بار مثبت با پليمرهاي متداول در ايران به روش نوين واكنش سطحي (و نه روش متداول واكنش بين دو سطح) با استفاده از غشاي الترافيلتراسيون پايه عمل دار شده و واكنش آن با پلي كاتيون در شرايط بهينه غشايي با تراوايي و دفع مناسب حاصل گرديده است. كليه پارمترهاي ساخت غشا بهيه گرديده و نتايج با آناليزهاي مربوطه تاييد شده است. در نهايت براي غشاي ساخته شده محاسبات شبيه سازي جهت قرار دادن در مدار فرآيند اسمز معكوس با نرم افزار ROSA انجام شده كه بيانگر است مصرف انرژي با اين روش را مي توان بيش از 70 درصد كاهش داد.

‏از دير باز روش هاي مختلفي جهت تصفيه پساب ها استفاده مي شده است اما با گذشت زمان و با توليد محصولات جديد در صنايع نفت، گاز و پتروشيمي مواد ضايعاتي جديدي نيز به پسماندها اضافه شدند كه روشهاي كنوني قادر به تصفيه آنها با حجم بالا نمي باشند. ‏نمونه ايي از اين پساب ها ، پساب هاي حاوي مواد آلي آروماتيك مي باشد. اين مواد آلي براي موجودات زنده سمي بود و براي انسان نيز سرطان زا هستند. راندمان حذف اين مواد آلي با سيستم هاي بيولوژيكي معمولي بسيار پايين است و خود باكتري ها تحت تاثير سميت اين مواد قرار مي گيرند. استفاده از روش هاي شيميايي نيز هزينه بر مي باشد و گاهآ مواد واسطه اي كه در اين واكنش ها توليد مي شوند ميزان سميت بيشتري را ايجاد مي كنند. ‏بيوراكتور غشايي` سيستم اصلاح شده روش هاي بيولوژيكي است كه در آن با تكيه بر تكنولوژي هاي غشايي امكان افزايش راندمان حذف مواد آلي و نيز حذف بيولوژيكي مواد سمي فراهم شده است. ‏در اختراع حاضر، يك بيوراكتورغشايي در مقياس آزمايشگاهي طراحي و ساخته شد~. آزمايشات در دو مرحله و با استفاده از پساب هاي سنتزي انجاه شد و از لجن فعال ‏پالايشگاه تهران به عنوان واحد بيولوژيكي استفاده گرديد. در موحله اول امكان استفاده از غشاي سراميكي به همراه تصفيه بيولوژيكي بررسي شد. براي اين منظور عملكرد غشاي سراميكي كه در آزمايشگاه جداسازي دانشگاه علم و صنعت ساخته شده بود به مدت ٢۵ ‏روز مورد آزمايش قرار گرفت. در مرحله دوم غشاي سراميكي با غشاي پليمري تجاري كه به صورت الياف توخالي بود و شار تراوايي بيشتري داشت جايگزين گرديد و از طرفي فنل به عنوان ماده آروماتيك جايگزين گلوكوز كه ماده اي غير سمي است شد. روند حذف فنل و اثر غلظت آن بر حذف ‏نيتروژن نيز مورد بررسي قرار گرفت.