view in publisher's site

Polysulfone–Ceria Mixed-Matrix Membrane with Enhanced Radiation Resistance Behavior

A novel polysulfone-cerium oxide (Psf-Ceria) mixed-matrix membrane (MMM) with enhanced gamma radiation resistant property was developed. Ceria nanoparticles were synthesized by gel-combustion route and then various concentration of ceria (0.1 to 2% of Psf) were incorporated in the polysulfone matrix to synthesize Psf-Ceria MMMs. Radiation stability of the synthesized membranes was checked with gamma radiation doses of 100, 500, and 1000 kGy. Ceria nanoparticles were characterized by X-ray diffraction (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy, small angle X-ray scattering (SAXS), transmission electron microscopy, and energy dispersive X-ray spectroscopy techniques. These characterizations confirmed the successful synthesis of pure, crystalline and 12 nm average size ceria nanoparticles. Psf-Ceria MMMs were synthesized by non-solvent induced phase inversion technique. The effect of radiation on the morphology and topography of membranes was analyzed using scanning electron and atomic force microscopy studies. The physico-chemical properties were examined by drop shape analyzer, Fourier transform infrared spectroscopy, gel permeation chromatography, and XRD studies. These analyses confirmed that ceria nanoparticles were uniformly distributed throughout the Psf membrane matrix without any chemical interaction between the ceria and Psf. The internal structure was evaluated by positron annihilation lifetime spectroscopy and SAXS techniques. The mechanical properties were assessed by universal testing machine. The performance of the membranes was analyzed through pure water permeability and solute (PEO:100 kD) rejection studies. Psf-Ceria MMMs showed enhanced stability in the performance compared to that of control Psf membrane. The stability of ceria is due to its two oxidation states and its ability to scavenge free radicals by swiping between those two states (Ce+4↔ Ce+3). This makes the MMMs radiation resistant, with 0.5-1% loaded Psf-ceria membrane five times enhanced life span in intermediate liquid radioactive effluent environment, compared to control Psf membrane.

غشاهای مخلوط - ماتریس پلی سولفون - سریا با رفتار مقاومت تابشی پیشرفته

غشا ماتریس مخلوط (MMM)جدید اکسید پلی سولفون - سریم (Psf - Ceria)با ویژگی مقاوم در برابر تابش گاما توسعه داده شد. نانوذرات سریا به روش احتراق ژل سنتز شدند و سپس غلظت‌های مختلف سریا (۰.۱ تا ۲ % Psf)در ماتریس پلی سولفون برای سنتز MMM های Psf - سریا ادغام شدند. پایداری تابشی غشاهای سنتز شده با دزهای اشعه گاما ۱۰۰، ۵۰۰ و ۱۰۰۰ kGy بررسی شد. نانوذرات سریا با پراش اشعه ایکس (XRD)، طیف‌سنجی فوتوالکترون اشعه ایکس، پراکندگی اشعه ایکس زاویه کوچک (SAXS)، میکروسکوپ الکترونی عبوری و تکنیک‌های طیف‌سنجی تفکیک انرژی اشعه ایکس مشخص شدند. این خصوصیات سنتز موفق نانوذرات سریا با اندازه متوسط ۱۲ نانومتر خالص، بلوری و خالص را تایید کرد. MMM های Psf - Ceria توسط تکنیک وارونگی فازی غیر حلال سنتز شدند. اثر تابش بر مورفولوژی و توپوگرافی غشا با استفاده از مطالعات میکروسکوپ نیروی اتمی و الکترونی روبشی مورد بررسی قرار گرفت. خواص فیزیکی و شیمیایی با استفاده از آنالیز شکل قطره، طیف‌سنجی مادون‌قرمز تبدیل فوریه، کروماتوگرافی نفوذ ژل و مطالعات XRD مورد بررسی قرار گرفت. این تحلیل‌ها تایید کردند که نانوذرات ceria به طور یکنواخت در سراسر ماتریس غشا Psf بدون هیچ گونه تعامل شیمیایی بین ceria و Psf توزیع شده‌اند. ساختار داخلی توسط طیف‌سنجی طول عمر نابودی پوزیترون و تکنیک‌های SAXS ارزیابی شد. خواص مکانیکی با استفاده از دستگاه تست جهانی مورد ارزیابی قرار گرفت. عملکرد غشاها از طریق مطالعات دفع آب خالص و حل شونده (PEO: ۱۰۰ kD)مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. MMM های Psf - Ceria در مقایسه با غشا کنترل Psf، پایداری بیشتری در عملکرد نشان دادند. پایداری سریا به دلیل دو حالت اکسیداسیون آن و توانایی آن برای از بین بردن رادیکال‌های آزاد با ضربه زدن بین آن دو حالت است (Ce + ۴ Ce + ۳). این امر باعث مقاومت در برابر تابش MMM ها می‌شود، با غشا Psf - ceria ۰.۵ - ۱ % بارگذاری شده پنج برابر طول عمر را در محیط پساب رادیواکتیو مایع متوسط در مقایسه با غشای کنترل Psf افزایش می‌دهد.
ترجمه شده با

سفارش ترجمه مقاله و کتاب - شروع کنید

با استفاده از افزونه دانلود فایرفاکس چکیده مقالات به صورت خودکار تشخیص داده شده و دکمه دانلود فری‌پیپر در صفحه چکیده نمایش داده می شود.