Polimer esaslı membranların hazırlanması ve ayırma özelliklerinin geliştirilmesi

Bu çalışma, ters ozmos (RO) tuzdan arındırma süreçlerinde yüksek performans elde etmek amacıyla ZnO/h-BN temelli hibrit doldurucular içeren nanokompozit ince film kompozit (TFC) membranların sentezini, karakterizasyonunu ve performans değerlendirmesini sunmaktadır. Üç farklı nanohibrit türü -ZnO/h-BN, ZnO/GO-h-BN ve ZnO/h-BN-IL- hidrotermal ve eksfoliasyon destekli yöntemlerle hazırlanmış, ardından ara yüzey polimerizasyonu yoluyla poliamid membran matrisine entegre edilmiştir. Nanoparçacıkların ve elde edilen membranların yapısal, morfolojik ve yüzey özellikleri XRD, FTIR, TGA, DLS, SEM, BET ve temas açısı analizleri kullanılarak detaylı biçimde karakterize edilmiştir. Denenen formülasyonlar arasında ZnO/h-BN, en dengeli performansı sergileyerek 48,5 L·m⁻²·h⁻¹ saf su akısına ve 0,015–0,025 wt% optimum dolgu yüklemesinde %98,5'e kadar Na₂SO₄ reddine ulaşmıştır. Hidroksil-fonksiyonelleştirilmiş nanohibritlerin membrana dahil edilmesi, membran hidrofilikliğini, yüzey yükünü ve gözenekliliğini artırarak su taşınımının ve iyon reddinin eş zamanlı olarak iyileştirilmesini sağlamıştır. ZnO/GO-h-BN sistemi yüksek akı ile yüksek tuz reddini birlikte sunarken, ZnO/h-BN-IL ise benzer tuz seçiciliğini daha üstün akı performansı ile bir araya getirmiştir. Tüm nanokompozit membranların antifouling davranışında belirgin iyileşme gözlenmiş ve sığır serum albümininin (BSA) %96'nın üzerinde reddi elde edilmiştir. Sonuçlar, ZnO ve h-BN bileşenleri arasındaki sinerjistik etkileşimin elektrostatik dışlama mekanizmasını güçlendirdiğini ve nano-kanal temelli su taşınımını kolaylaştırdığını doğrulamaktadır. Yapılan istatistiksel analizler (ANOVA), nanodoldurucu türü ve konsantrasyonunun performans parametreleri üzerinde anlamlı etkileri olduğunu ortaya koymuştur. Bu çalışma, ZnO-h-BN hibrit nanoyapılarının enerji verimli tuzdan arındırma uygulamaları için yeni nesil yüksek performanslı RO membranlarının geliştirilmesinde önemli bir potansiyel sunduğunu göstermektedir.