در طول چند دهه‌ي اخير، رشد جمعيت و صنعتي شدن كشورها توجه زيادي را به حذف آلاينده‌ها از محيط‌زيست معطوف كرده است. در اين بين آلودگي آب از اهميت بسزايي برخوردار است زيرا كيفيت آب به‌طور مستقيم بر سلامت انسان و حيات‌وحش اثر مي‌گذارد. بنابراين تصفيه‌ي پساب‌ها قبل از رهايش آن‌ها به محيط‌زيست، يك نياز ضروري مي‌باشد. روش‌هاي مختلفي براي حذف آلاينده‌ها از آب و پساب‌ وجود دارد كه ازجمله‌ي آن‌ها مي‌توان به تبادل يون، الكترودياليز، جذب سطحي و فناوري غشايي اشاره كرد. در بين روش‌هاي فوق، از اولترافيلتراسيون غشايي به‌عنوان يك روش موثر با عملكرد ساده و دوستدار محيط‌زيست به‌طور گسترده استفاده شده‌است كه در اين فرآيند، غشا يك لايه‌ي نازك با ضخامت مشخص است كه براي جداسازي انتخابي اجزاي يك سيال بر اساس نيرو محركه‌ي اختلاف فشار، از آن استفاده مي شود. در بين غشاهاي اولترافيلتراسيون، پلي‌اترسولفون به علت مقاومت شيميايي و پايداري حرارتي بالا يكي از پركاربردترين انواع غشاها است. گرفتگي و كاهش شار در طول فرآيند اولترافيلتراسيون، اقتصاد اين فرآيند را محدود مي‌كند. به عبارت ديگر، شار بالا، ميزان پس‌زني خوب حل‌شونده و مقاومت گرفتگي اندك ازجمله پارامترهايي هستند كه در عملكرد غشا تاثير بسزايي دارند و به‌طور عمده به ساختار حفره‌ها و خواص سطح غشا بستگي دارند و در بسياري از موارد، كليد بهبود عملكرد غشا در خود غشا و اصلاح آن است و به پيش تصفيه خوراك و طراحي ماژول بستگي ندارد. ازجمله مشكلات موجود در زمينه‌ي سنتز كامپوزيت‌هاي غشايي شامل پليمر/ ماده‌ي پركننده ، ناسازگاري بين نانوذره با ماده‌ي پركننده است؛ در حالي كه اين مساله بيشتر در غشاهاي جداسازي‌هاي گاز رايج است اما اثر خود را بر فرآيندهاي وارونگي فاز نيز مي‌گذارد. بنابراين نياز به يك پركننده‌ي جديد به‌منظور رفع اين مشكل كاملا محسوس است. مواد با چارچوب‌هاي فلزي - آلي، دسته‌ي جديدي از مواد كريستالي متخلخل هستند كه از واحدهاي فلزي و پيوند‌دهنده‌هاي آلي تشكيل شده‌اند و به علت ساختار حفره‌ها و خواص شيميايي قابل كنترل سطح، تخلخل و سطح ويژه بالا گزينه‌هاي‌خوبي براي اصلاح سطح هستند. تركيب نسبي يون‌هاي فلزي با پيونددهنده‌هاي آلي منجر به ايجاد موادي با سايز حفره‌هاي مختلف شده و اتصال دهنده‌ها، ميليون‌ها امكان اتصال مختلف را ارائه مي‌كنند. از آن‌جايي كه آلومينيوم فومارات يكي از جديدترين مواد با چارچوب فلزي-آلي(MOF ) است و تاكنون اثر آن به عنوان افزودني براي ساخت كامپوزيت‌هاي غشايي مورد بررسي قرار نگرفته است؛ در اين تحقيق، از اين نانوذرات به منظور ساخت كامپوزيت‌هاي غشايي آلومينيوم فومارات/ پلي‌اترسولفون استفاده شد و زاويه تماس آن‌ها به‌منظور بررسي ميزان ترشوندگي غشاها اندازه‌گيري شد. تراوايي غشاها نسبت به آب نيز در يك سيستم اولترافيلتراسيون انتها بسته تحت فشار ثابت مورد بررسي قرار گرفت. ميزان پس‌زني غشاها نيز با عبور نوعي پروتئين گاوي به نام بوين سرم آلبومين (BSA) از غشا در فشار ثابت 2 بار اندازه‌گيري شد.

در اين ادعاي اختراع، اثر زمان ماند گاز CO2بر نفوذپذيري نگهدارنده شن فشرده در دما و فشار مخزن آسماري بررسي شده است. بدين منظور، پس از اشباع كردن نگهدارنده‌ي شن فشرده (به عنوان نمونه‌اي از سنگ مخزن) با آب، به سنجش ميزان تخلخل Porosity)) آن مي‌پردازيم. سپس ميزان اختلاف فشار دو سر نگهدارنده را با استفاده از دستگاه سنجش اختلاف فشار (DP)، در دبي هاي مختلف، بدست مي‌آوريم تا بدين طريق، با استفاده از رابطه‌ي هاگن - پوازي ، ميزان نفوذپذيري Permeability)) اوليه‌ي شن فشرده را قبل از انجام آزمايش (تزريق نفت وگاز در داخل نگهدارنده‌ي شن فشرده و دادن زمان ماند )سنجيده باشيم. سپس با آب سازند و پس از آن با نمونه نفت آسماري، نگه دارنده شن فشرده را اشباع مي‌نماييم. براي مهيا نمودن شرايط مخزن، نگهدارنده را با استفاده از نفت مذكور به فشار psi3000 و سپس با گاز CO2 به فشار psi3700 (فشار مخزن آسماري) مي‌رسانيم. در تمامي آزمايش‌هاي انجام شده جهت بررسي اثر زمان ماند تمامي اين مراحل به ‌طور يكسان انجام مي‌شود. آن چه در هر مرحله متغير خواهد بود، پارامتر مد نظر ما در اين ادعانامه يعني زمان ماند است. با دادن زمان‌هاي مختلف به گاز CO2 جهت اقامت در نگهدارنده شن فشرده به گاز مذكور اين امكان را مي‌دهد كه در مجاورت نمونه نفت آسماري طي تماس‌هاي تك مرحله‌اي و چند مرحله‌اي كه با نفت مطرح شده دارد، به حد خاصي از امتزاج پذيري برسد. اين مهم كمك شاياني به افزايش راندمان توليد نفت از نگهدارنده‌ي مدنظر خواهد نمود. اما از طرفي با افزايش زمان ماند با افزايش ميزان و اندازه رسوب آسفالتين كه عواقبي همچون كاهش ترشوندگي و نفوذپذيري Permeability)) شن فشرده و در نتيجه كاهش توليد رادر پي خواهد داشت، مواجه هستيم. پس از سپري شدن مدت زمان تعيين شده، شروع به تزريق گاز CO2 جهت توليد نفت از نگهدارنده در فشار و دماي ثابت Psi 3700 و 90 مي‌نماييم. در پايان ميزان نفوذپذيري شن فشرده را براي دومين بار، اين بار پس از انجام آزمايش (تزريق نفت وگاز در داخل نگهدارنده‌ي شن فشرده و دادن زمان ماند) (نفوذپذيري ثانويه) مي‌پردازيم تا از اين طريق تاثير زمان ماند بر نفوذپذيري نگهدارنده شن فشرده در دما و فشار مخزن آسماري را بررسي كرده باشيم. با انجام آزمايشات در زمان ها ماند مذكور، مي‌توان به حالت بهينه‌اي از اين فاكتور بسيار موثر جديد، جهت رسيدن به كمترين كاهش در نفوذپذيري و همچنين كمترين آسيب ناشي از تغيير اين پارامتر در مخزن دست يافت.

در اين ادعاي اختراع، اثر زمان ماند گاز CO2 بر روي تشكيل رسوب آسفالتين بررسي شده است. براي اين منظور، بعد از اشباع كردن نگهدارنده‌ي شن فشرده (به عنوان نمونه‌اي از سنگ مخزن) با آب به سنجش تخلخل Porosity)) و نفوذپذيري Permeability)) مي‌پردازيم. سپس با آب سازند و پس از آن با نمونه نفت آسماري، نگه دارنده شن فشرده را اشباع مي‌نماييم. براي مهيا نمودن شرايط مخزن، نگهدارنده را با استفاده از نفت مذكور به فشار psi3000 و سپس با گاز CO2 به فشار psi3700 (فشار مخزن آسماري) مي‌رسانيم. در تمامي آزمايش‌هاي انجام شده جهت بررسي اثر زمان ماند تمامي اين مراحل به ‌طور يكسان انجام مي‌شود. آن چه در هر مرحله متغير خواهد بود، پارامتر مد نظر ما در اين ادعانامه يعني زمان ماند است. با دادن زمان‌هاي مختلف به گاز CO2 جهت اقامت در نگهدارنده شن فشرده به گاز مذكور اين امكان را مي‌دهد كه در مجاورت نمونه نفت آسماري طي تماس‌هاي تك مرحله‌اي و چند مرحله‌اي كه با نفت مطرح شده دارد، به حد خاصي از امتزاج پذيري برسد. اين مهم كمك شاياني به افزايش راندمان توليد نفت از نگهدارنده‌ي مدنظر خواهد نمود. اما از طرفي با افزايش زمان ماند با افزايش ميزان و اندازه رسوب آسفالتين كه عواقبي همچون كاهش ترشوندگي و نفوذپذيري Permeability)) شن فشرده و در نتيجه كاهش توليد رادر پي خواهد داشت، مواجه هستيم. پس از سپري شدن مدت زمان تعيين شده، شروع به تزريق گاز CO2 جهت توليد نفت از نگهدارنده در فشار و دماي ثابت Psi 3700 و 90 مي‌نماييم. نفت پس از خروج از انباشتگر وارد فيلتر شده و با برجاي گذاشتن رسوبات خود روي كاغذ صافي تعبيه شده در دو طرف فيلتر از شير فشار شكن خارج مي‌شود كه با جمع‌آوري آن مي‌توان ميزان نفت توليدي را سنجيد. پس از اتمام توليد كاغذ صافي را از فيلتر خارج نموده و در آون خشك مي‌كنيم و با توزين آن و مقايسه‌‌اش با وزن كاغذ صافي قبل از تست مقدار رسوب تشكيل شده را بدست مي آيد. با انجام آزمايشات مختلف مي‌توان به حالت بهينه‌اي از زمان ماند اين فاكتور بسيار موثر جديد جهت رسيدن به بيشترين مقدار توليد نفت و كمترين مقدار رسوب آسفالتين دست يافت.

فلزات سنگين رها شده در محيط زيست توسط صنايع مختلف، به دليل سمي بودن و ماندگاري در محيط، تهديدي جدي براي محيط زيست و سلامت انسان به شمار مي روند. حذف و بازيافت يون هاي فلزي از محيط زيست دو پيامد مثبت به همراه خواهد داشت. اول اينكه از آلوده شدن محيط زيست جلوگيري شده و خطر آن را براي بشر بر طرف مي كند. از طرف ديگر با بازيافت يون هاي فلزي مي توان آن ها را دوباره وارد چرخه صنعت كرده و از آن ها بهره برد. روش هاي مختلفي همچون تبادل يوني، رسوب دهي شيميايي و استخراج با حلال براي حذف يون هاي فلزي سمي به كار مي روند. فرآيند تبادل يوني به دليل اقتصادي بودن، سادگي عمليات و بازده بالاي آن، يكي از محبوب ترين روش هاي حذف يون هاي فلزات سنگين به شمار مي رود. به همين منظور، براي حذف فلزات سنگين و با وجود معايبي همچون تغييرات ساختاري غير قابل برگشت تحت تغييرات pH و تخلخل و سطح ويژه پايين مبادله گرهاي مختلف و در نتيجه بازده جذب پايين آنها، مبادله گر كامپوزيتي نانوالياف انگلهارد تيتانوسيليكات 10/ پلي اكريلونيتريل براي اولين بار سنتز و ساختار آن شناسايي شد، سپس جاذب سنتز شده براي جذب فلز استرانسيوم (يكي از اصلي ترين فلزات سنگين آلوده كننده محيط زيست) به كار رفت.

توريم يك عنصر مهم چهار ظرفيتي از گروه اكتينيدها است كه در آب هاي طبيعي موجود مي باشد. تنفس توريم طي ساليان متمادي، احتمال بروز بيماريهاي ريوي، سرطان ريه و لوزالمعده را افزايش مي دهد. پايدارترين ايزوتوپ توريم، توريم 232 است كه نيمه عمري معادل 14/05 ميليارد سال دارد و حد مجاز آن در آب، طبق استاندارد سازمان محيط زيست آمريكا (EPA) برابر با 15 پيكوكوري بر ليتر (PCi/L) مي باشد. در ميان روش هاي حذف فلزات سنگين، فرآيند جذب سطحي به علت مزاياي بسياري از قبيل دسترسي آسان، هزينه هاي عملياتي پايين، سهولت عمل در مقايسه با فرآيندهاي ديگر، سازگاري با محيط زيست و مقرون به صرفه بودن، بسيار مورد توجه قرار گرفته است . بدين منظور جهت حذف توريم از محلول هاي آبي از نانوكامپوزيت هاي پلي آنيلين سنتز شده به كمك اكسنده ي پتاسيم يدات و سورفاكتانت سديم دوددسيل بنزن سولفونات (SDBS) استفاده شد. نتايج آزمايشات، جذب 99/6 درصدي توريم را تاييد مي كند. از ادعاهاي اين طرح مي توان به جذب كامل و اقتصادي فلز راديواكتيو توريم توسط نانوذرات ارزان قيمت پلي آنيلين اشاره كرد كه قابليت اجرا در مقياس هاي صنعتي را نيز دارد.

با توجه به توليد اندك فلزات گران‌بها در مقايسه با مصرف زياد و روزافزون آن‌ها، امروزه نياز به بازيابي آن‌ها به‌وفور مشاهده مي‌شود. هدف از اين اختراع، جدايش انتخابي دو فلز گران‌بهاي طلا و پالاديوم با استفاده از فرآيند اولترافيلتراسيون ارتقا يافته به كمك مايسل‌‌هاي Gemini (GMEUF) مي‌باشد. تكنولوژي MEUF كه در واقع تركيبي از غشاهاي اولترافيلتراسيون و سورفكتانت‌ها مي‌باشد، با به دام انداختن آلاينده‌ با اندازه‌ي كوچك درون مايسل‌ها، سبب اصلاح عملكرد غشاهاي اولترافيلتراسيون گرديده و فرآيندي با مصرف انرژي اندك و بازدهي بالا را به وجود آورده‌است. سورفكتانت‌هاي Gemini نيز با داشتن CMC بسيار پايين حداقل آلودگي زيست محيطي را به‌ همراه خواهند داشت. گزينش‌پذيري فرآيند MEUF با افزودن ليگاند EDTA به محلول بهبود بخشيده شد و جداسازي انتخابي اين فلزات توسط غشاي PES تجاري مورد بررسي قرار گرفت. نتايج حاصل نشان داد كه يون‌هاي طلا به علت داشتن شعاع آبپوشي بزرگتر تمايل بيشتري به برقراري پيوند با سر آبدوست مايسل داشته و درصد پس‌زني بالاتري را منجر مي‌شوند. يون‌هاي پالاديوم نيز تمايل بيشتري به تشكيل كمپلكس‌هاي پايدار با EDTA داشته و در نتيجه به راحتي وارد جريان تراوا مي‌شوند. بر اين اساس، فرآيند GMEUF اصلاح شده منجر به جدايش انتخابي بالايي براي يون‌هاي طلا و پالاديوم گرديد.

خلاصه اختراع در دو دهه‌ي اخير داروها به دلايلي همچون ماندگاري بالا، زيست تخريب‌پذيري اندك و اثرات مضر بر روي سلامت انسان، حيوان و زندگي آبزيان به عنوان ميكروآلاينده‌هايي نوظهور با بيشترين تهديد براي ذخيره‌ي جهاني آب شيرين، سلامت اكولوژيكي و عمومي به حساب مي‌آيند. پر مصرف‌ترين داروهاي مورد استفاده در كاهش اثرات ناشي از بيماري‌ كرونا داروهاي ضد التهابي غير استروئيدي و آنتي هيستامين‌ها هستند كه از جمله‌ي آن‌ها مي‌توان به ايبوپروفن، ناپروكسن، ديكلوفناك، فاموتيدين، فكسوفنادين، ديفن هيدرامين و ... اشاره كرد. اگر چه غلظت اين پساب‌هاي دارويي ممكن است پايين باشد، اما به دليل ورود مداوم به محيط زيست به عنوان تركيبات شبه‌پايدار شناخته مي‌شوند. هم‌چنين به علت فعاليت بيولوژيكي اين داروها، انتشار آن‌ها به محيط زيست مي‌تواند در دراز مدت خطرات جدي براي سيستم‌هاي آبي و موجودات زنده به وجود آورد. نانوفيلتراسيون يك فرآيند غشايي با نيرو محركه‌ي فشار است كه از مزاياي آن مي‌توان به مصرف انرژي كم و هزينه‌ي نگهداري پايين اشاره كرد. مواد با چارچوب فلزي-آلي (MOFs) دسته‌اي از تركيبات متخلخل كريستالي مي‌باشند كه مزايايي همچون سطح ويژه‌ي بزرگ و تخلخل كنترل‌ شده را ارائه مي‌كنند و مي‌توانند به منظور بهبود عملكرد غشا مورد استفاده قرار گيرند. طبق بررسي‌هاي صورت گرفته، تاكنون مطالعات اندكي در راستاي حذف داروهاي ضد التهابي غير استروئيدي از محلول‌هاي آبي توسط فرآيندهاي غشايي و به ويژه نانوكامپوزيت‌هاي غشايي لايه نازك انجام پذيرفته‌است. هدف از اين طرح، حذف داروهاي ضد التهابي غير استروئيدي آسپيرين، ناپروكسن و مفناميك اسيد به عنوان سه داروي پُركاربرد، براي اولين بار به كمك نانوكامپوزيت‌هاي غشايي لايه نازك PES/MOF-808@PA مي‌باشد. ساختار ذرات سنتز شده‌ي MOF-808 به كمك آناليزهاي طيف‌سنجي تبديل فوريه‌ي مادون قرمز (FTIR)، پراش پرتوي ايكس (XRD) و ميكروسكوپ الكتروني روبشي نشر ميداني (FESEM) مورد بررسي و تاييد قرار گرفت. با اضافه كردن اين ذرات به فاز آلي و با به‌كارگيري روش پليمريزاسيون بين سطحي (IP)، نانوكامپوزيت‌هاي غشايي لايه نازك (TFN) بر مبناي غشاي پايه‌ي پلي‌اترسولفون (PES) ساخته شدند. هم‌چنين به منظور ارزيابي عملكرد غشاهاي نانوفيلتراسيون، ميزان تراوايي، ميزان پس‌زني پروتئين بُوين سريوم آلبومين (BSA) و Removal of non-steroidal anti-inflammatory drugs from aqueous solutions using PES/MOF-808@PA thin film nanocomposite membranes