الف) تعریف مساله: کمبود منابع آبی و خشکسالی که ناشی از تغییرات شرایط آب و هوایی، تغییر الگوهای مصرف و افزایش میزان مصرف آب می باشد، منجر به ایجاد آسیب هایی در بخش های کشاورزی، صنعتی و اجتماعی شده است. در دهه های اخیر، وقوع خشکسالی و سیل های متعددی در سطح کشور شده و خسارت شدیدی به منابع آبی کشور وارد کرده است، به گونه ای که منابع آب شیرین کشور در حال پایان است. بنابراین یافتن راه حلی اساسی برای جبران کمبود منابع آب در کشور، ضروری است. یکی از راه های جبران کمبود منابع آب در کشور، استفاده مجدد از آب های آلوده سطحی می باشد که امروزه از فناوری های پیشرفته ای نظیر فرآیندهای غشایی استفاده می شود. غشاهای پلیمری در مقایسه با غشاهای سرامیکی بسیار ارزان قیمت و انعطاف پذیر هستند که مورد توجه بسیاری از محققین نیز قرار گرفته است. براساس پژوهش های انجام شده در زمینه تصفیه آب، مشخص می شود که می توان از پلیمرهایی همچون پلی سولفون (PSf)، پلی وینیلیدن فلوراید (PVDF) و استات سلولز (CA) در این حوزه استفاده نمود، اما با توجه به هزینه بالای این پلیمرها، وارداتی بودن آنها و تحریم کشور توسط قدرت های جهانی، استفاده از پلیمرهای مذکور مقرون به صرفه نمی باشد. لذا استفاده از پلیمرهای ارزان قیمیت که در داخل کشور نیز تولید می شود اهمیت بسزایی در کاهش هزینه های مربوط به فرآیندهای جداسازی غشایی دارد. کشور ما از بزرگترین تولید کننده پلیمرهای مثل پلی اتیلن (PE)، پلی پروپیلن (PP) و پلی وینیل کراید (PVC) در دنیا می باشد که می توان از این مواد در پژوهش استفاده نمود. هر چند پلیمرهای فوق نسبتا ارزان قیمت و در دسترس هستند ولی به عنوان مثال پلیمری همچون PP به دلیل مقاومت مکانیکی کمی که در هنگام کار با حلال های آلی دارد، نمی تواند گزینه مناسبی باشد. بنابراین بسیار حائز اهمیت است که مسائل اقتصادی و خواص ساختاری هر دو در انتخاب پلیمر مورد استفاده در فرآیند های جداسازی غشایی مورد توجه قرار گیرند. PVC یک پلیمر نسبتا ارزان با پایداری فیزیکی و حرارتی و ویژگی های شیمیایی مناسب برای استفاده در فرآیندهای جداسازی غشایی است. برخی از ویژگی های مطلوب PVC عبارتند از: توانایی فیلم سازی، مقاومت بالا در برابر حلال ها، بازها و اسیدها، حلالیت مناسب در حلال های آلی مختلف و طول عمر بالا. بنابراین، غشاهای مبتنی بر PVC توجه زیادی را برای استفاده در فرآیندهای جداسازی غشایی مختلف به خود معطوف کرده اند. خاصیت نسبتاً آب گریزی این غشا و به دنبال آن کاهش خاصیت ضدگرفتگی آن، یک چالش پیش روی محققین در زمینه فرآیندهای جداسازی غشایی می باشد. در این پژوهش، به منظور بهبود خصوصیات سطحی غشا همچون خاصیت آب دوستی و ضدگرفتگی غشای PVC، از نانو ذرات Ni/Al2O3 استفاده شده است. نانو ذرات Ni/Al2O3آب دوست بوده و مقاومت مکانیکی و حرارتی بالایی دارند. همچنین محتمل است که افزودن نانوذرات تخلخل غشای سنتزی را افزایش دهد. تاثیر عملکرد نانو ذرات Ni/Al2O3 در بهبود خاصیت غشاها از جمله نفوذ پذیری، ضد گرفتگی و افزایش شار مورد توجه است. انتظار می رود که با ساخت غشاهای نانوکامپوزیتی PVC-Ni/Al2O3 بتوان خاصیت ضدگرفتگی و آبدوستی غشای PVC را بهبود بخشید. ب) مفروضات، فرضیات و یا سئوالات تحقیق: 1- توزیع یکنواخت نانوذرات Ni/Al2O3 در غشا 2- هیومیک اسید به عنوان تنها آلانیده ی موجود در آب است ج) هدف و ضرورت اجرا: با توجه به کمبود آب در کشور و نیاز مبرم به حفظ منابع آبی و همچنین تولید آب از منابع غیرمتعارفی نظیر آب های آلوده سطحی، هدف از اجرای این طرح حذف رایج ترین آلاینده موجود در آب های سطحی یعنی هیومیک اسید می باشد که با حذف آن، شرایط برای استفاده مجدد از آبها فراهم می شود. با توجه به هزینه بالای فرآیندهای غشایی، به نظر می رسد که استفاده از پلیمرهای ارزان قیمت ضروری باشد. همچنین با توجه به تحریم کشور، استفاده از پلیمرهای وارداتی بسیار پرهزینه خواهد بود و موجب خروج ارز از کشور نیز خواهد شد. در این شرایط استفاده از پلیمرهای ساخت داخل نظیر PVC در تهیه غشا می تواند گامی موثر در این زمینه باشد. تاثیر عملکرد نانو ذرات Ni/Al2O3 در بهبود خاصیت غشاها از جمله نفوذ پذیری، ضد گرفتگی و افزایش شار مورد توجه است. انتظار می رود که با ساخت غشاهای نانوکامپوزیتی PVC-Ni/Al2O3 بتوان خاصیت ضدگرفتگی و آبدوستی غشای PVC را بهبود بخشید.
