A Review of the Performance of Nanofiltration Membranes Modified with Inorganic, Carbon Nanomaterials and their Combinations

Document Type : Review Paper

Authors

1 M.Sc. Student in Applied Chemistry, Department of Applied Chemistry, Faculty of Chemistry, Razi University, Kermanshah, Iran.

2 Ph.D. Student in Applied Chemistry, Department of Applied Chemistry, Faculty of Chemistry, Razi University, Kermanshah, Iran.

3 Assistant Professor, Department of Applied Chemistry, Faculty of Gas and Petroleum, Yasouj University, Gachsaran, Iran.

Abstract

Nowadays, membranes are widely used in various industries due to their advantages such as high removal efficiency and the ease of operation. However, membrane clogging is an important limiting factor in this process which is related to the hydrophobicity of membrane materials. Although reverse osmosis and nanofiltration processes were used to purify water, the use of nanofiltration is more cost-effective as the nanofiltration process is conducted at a lower pressure and plays a major role in water treatment and desalination. Recently, many researches has reported the improvements in the ability of nanofiltration process to reject salts, dyes, and heavy metals and also to reduce the clogging of nanofiltration membranes. Membrane clogging is the largest and most challenging barrier to membrane processes, greatly reducing membrane performance and membrane life, and increasing operating cost. In this review article, different methods of nanofiltration membrane modification using nano-minerals, carbon as well as mineral / carbon composite materials has been investigated in order to improve the performance of nanofiltration membranes.  

Keywords


 
اسداله فردی، ا.، غ.، موسوی، س.ز.، و موسوی، س.م.، (1396)، "مروری بر دستاوردهای اخیر در زمینه ساخت غشاء نانوفیلتراسیون در تصفیه آب"، دومین کنفرانس ملی یافته‌های نوین پژوهشی و آموزشی عمران معماری شهرسازی و محیط‌زیست ایران، تهران.
بنده علی، س.، مقدسی، ع.، پرویزیان، ف.، و حسینی، س.، (1398)، "بهبود عملکرد جداسازی غشاهای نانوفیلتراسیون برپایه پلی‌اترایمید توسط نانوذرات عامل‌دار دی اکسید تیتانیوم"، پژوهش نفت، 29(98-6)، 108-119.
پرویزیان، ف.، سعدی، س.، حسینی، س.م.، و بنده علی، س.، (1399)، "مطالعه و بررسی تأثیر نانو ذرات روی اکسید بر بهبود عملکرد غشاهای نانوفیلتراسیون بر پایهPVDF/PES "، پژوهش نفت، 30(99-2), 113-126.
فریدی، ا.، و سروری، م.، (1394)، "تصفیه آب با استفاده از غشای پلیمری نانوفیلتراسیون"،  فناوری نانو، 14(215)، 27-36.
صرافزاده، م.ح.، (1396)، "ارزیابی فنی و اقتصادی روش‌های نمک‌زدایی از آب دریا با درنظر گرفتن ویژگی‌های بومی در نقاط مختلف دنیا"، علوم و مهندسی آب و فاضلاب، 2(1)، 28-37.
رودسری، ل.پ.، هراتیان، پ.، وندی، س.س.، گانی، س.ل.، و بوستانی، ا.، (1391)، "کاربرد فیلتراسیون غشایی در صنعت ماءالشعیر"، فصلنامه علوم تغذیه و صنایع غذایی ایران، 7(5)، 877-886.
عشقی‌پور، ر.، مقدسی، ع.، حسینی، س.م.، و باقری‌پور، ا.، (1394)، "بررسی تاثیر نانوذرات اکسید روی بر خواص فیزیکی و عملکرد جداسازی غشاء نانوفیلتراسیون بر پایه پلی وینیل کلراید"، نشریه علمی فرآیند نو، 11(55)، 5-16.
غلامی، ن.، و مهدوی، ح.، (1399)، "مروری بر غشاهای نانوصافش بستر مختلط بر‎پایه پلی سولفون و پلی اترسولفون/ نانوذرات کربنی"، پژوهش‌های کاربردی در شیمی، 14(4)، 1-24.
قنواتی نسب، ع.، و ابراهیمی، م.، (1395)، "مطالعه‌ای مروری بر غشا وبررسی انواع فرایندهای جداسازی غشایی"، سومین کنفرانس سراسری نوآوری های اخیر در شیمی و مهندسی شیمی، تهران.
کتابی, م.، و دهقانی، ا.، (1395) ، "مروری بر روشهای نوین اصلاح سطح غشاهای پلیمری برای کاهش رسوب بیوکلوئیدی"، سومین کنفرانس ملی و اولین کنفرانس بین‌المللی پژوهش‌های کاربردی در علوم شیمی و مهندسی شیمی و سومین کنفرانس ملی و اولین کنفرانس بین‌المللی پژوهش‌های کاربردی در زیست‌شناسی، تهران.
مرادی، س.، مقدسی، ع.، و بنده علی، س.، (1399)، "اصلاح غشاهای نانوفیلتراسیون بر پایه پلی‌اترسولفون PES توسط افزودن نانوذرات اکسید آهن اصلاح شده با سورفاکتانت سدیم‌سیترات"، نشریه علوم و مهندسی جداسازی، 12(2)، 1-17.
مقدسی، ع.، پور، ا.ب.، حسینی، س.، و پرویزیان، ف.، (1398)،  "اصلاح سطح غشای نانوفیلتراسیون بر پایه پلی اتر سولفون با استفاده از لایه نازک پلیمری کیتوسان- نانو صفحه هایگرافن اکساید جهت کاهش گرفتگی و بهبود عملکرد غشا"، مجله پژوهش نفت، 29(105)، 46-60.
مقدسی، ع.، نژاد، م.ا.، پرویزیان، ف.، حسینی، س.، و پور، ا.ب.، (1397)، "اصلاح خواص جداسازی و ساختاری غشای نانوفیلتراسیون بر پایه پلی اتر سولفون با استفاده از نانوذرات سولفونه شده اکسید سیلیس"، مجله پژوهش نفت، 28(100)، 122-108.
نبی‌زاده مقدم، ن.، رمضانیان، ن.، و ظهوری، غ.، (1394)، "غشاهای پلیمری و کاربرد آن در تصفیه آب"، پنجمین همایش علمی مهندسی فرآیند، پالایش و پتروشیمی، تهران.
یادگاری، ف.، عبداله‌زاده شرقی، ا.، و عدل، م.، (1396)، "حذف بیولوژیکی نیترات از آب آشامیدنی در سیستم هیبریدی بیوراکتور انوکسیک - بیوراکتور غشایی"، علوم و مهندسی آب و فاضلاب، 2(2)، 24-33.
Abadikhah, H., Naderi Kalali, E., Khodi, S., Xu, X., and Agathopoulos, S., (2019), "Multifunctional thin-film nanofiltration membrane incorporated with reduced graphene oxide@ TiO2@ Ag nanocomposites for high desalination performance, dye retention, and antibacterial properties", ACS Applied Materials and Interfaces, 11(26), 23535-23545.
Abdi, G., Alizadeh, A., Zinadini, S., and Moradi, G., (2018), "Removal of dye and heavy metal ion using a novel synthetic polyethersulfone nanofiltration membrane modified by magnetic graphene oxide/metformin hybrid" Journal of Membrane Science, 552(15), 326-335. 
Ji, Y., Qian, W., Yu, Y., An, Q., Liu, L., Zhou, Y., and Gao, C., (2017), "Recent developments in nanofiltration membranes based on nanomaterials", Chinese Journal of Chemical Engineering, 25(11), 1639-1652.
Obotey Ezugbe, E., and Rathilal, S., (2020), "Membrane technologies in wastewater treatment: A review", Membranes, 10(5), 89.
Pang, W.Y., Ahmad, A.L., and Zaulkiflee, N.D., (2019), "Antifouling and antibacterial evaluation of ZnO/MWCNT dual nanofiller polyethersulfone mixed matrix membrane", Journal of Environmental Management, 249, 109358.
Safarpour, M., Vatanpour, V., Khataee, A., and Esmaeili, M., (2015), "Development of a novel high flux and fouling-resistant thin film composite nanofiltration membrane by embedding reduced graphene oxide/TiO2", Separation and Purification Technology, 154, 96-107.
Vatanpour, V., and Haghighat, N., (2019), "Improvement of polyvinyl chloride nanofiltration membranes by incorporation of multiwalled carbon nanotubes modified with triethylenetetramine to use in treatment of dye wastewater", Journal of Environmental Management, 242, 90-97.
Xu, Y., Peng, G., Liao, J., Shen, J., and Gao, C., (2020), "Preparation of molecular selective GO/DTiO2-PDA-PEI composite nanofiltration membrane for highly pure dye separation", Journal of Membrane Science, 601, 117727.
Zarrabi, H., Yekavalangi, M. E., Vatanpour, V., Shockravi, A., and Safarpour, M., (2016), "Improvement in desalination performance of thin film nanocomposite nanofiltration membrane using amine-functionalized multiwalled carbon nanotube", Desalination, 394, 83-90.
Zhao, F.-Y., Ji, Y.-L., Weng, X.-D., Mi, Y.-F., Ye, C.-C., An, Q.-F., and Gao, C.-J., (2016), "High-flux positively charged nanocomposite nanofiltration membranes filled with poly (dopamine) modified multiwall carbon nanotubes" ACS Applied Materials and Interfaces, 8(10), 6693-6700.