Ανάπτυξη και χαρακτηρισμός ηλεκτροδίων με νανοδομημένες
πολυμερικές μεμβράνες με νανοϋλικά με βάση τον άνθρακα για
την αφαλάτωση και τον καθαρισμό υδάτων

Γουρζής, Τηλέμαχος; Gourzis, Tilemachos

dc.contributor.author	Γουρζής, Τηλέμαχος
dc.contributor.author	Gourzis, Tilemachos
dc.date.accessioned	2022-01-28T19:31:36Z
dc.date.available	2022-01-28T19:31:36Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/54457
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.22155
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Μεμβράνες	el
dc.subject	Αφαλάτωση	el
dc.subject	Νανοϋλικά με βάση τον άνθρακα	el
dc.subject	Ηλεκτροχημική φασματοσκοπία εμπέδησης	el
dc.subject	Κυκλική βολταμμετρία	el
dc.subject	Membranes	en
dc.subject	Desalination	en
dc.subject	Carbon based nanomaterials	en
dc.subject	Electrochemical impedance spectroscopy	en
dc.subject	Cyclic voltammetry	en
dc.title	Ανάπτυξη και χαρακτηρισμός ηλεκτροδίων με νανοδομημένες πολυμερικές μεμβράνες με νανοϋλικά με βάση τον άνθρακα για την αφαλάτωση και τον καθαρισμό υδάτων	el
dc.title	Synthesis and characterization of electrodes with nanostructured polymer membranes reinforced with carbon based nanomaterials for the desalination and purification of water.	en
dc.contributor.department	Eπιστήμης και Τεχνικής των Υλικών - Εργαστήριο Προηγμένων & Συνθέτων Υλικών, Νανοϋλικών, Νανοδιεργασιών και Νανοτεχνολογίας" (R-NanoLab)	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Σύνθετα υλικά	el
heal.classification	Ηλεκτροχημεία	el
heal.classification	Composite materials	en
heal.classification	Electrochemistry	en
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2021-02-26
heal.abstract	Τα τελευταία χρόνια, ένα από τα φλέγοντα ζητήματα που καλείται να αντιμετωπίσει η παγκόσμια επιστημονική κοινότητα, είναι αυτό της ανάγκης δημιουργίας πόσιμου και γενικότερα καθαρού νερού. Η παρούσα επικρατέστερη μέθοδος για το σκοπό αυτό είναι η αντίστροφη ώσμωση, η οποία ωστόσο παρουσιάζει σημαντικά μειονεκτήματα που αφορούν τόσο τις ενεργειακές της απαιτήσεις όσο το περιβαλλοντικό της αντίκτυπο. Στην παρούσα διπλωματική εργασία, εξετάζονται οι προοπτικές αντικατάστασης της με την χρήση νανοδομημένων πολυμερικών υλικών με νανοϋλικά με βάση τον άνθρακα. Οι μεμβράνες αυτές παρέχουν ελπιδοφόρα χαρακτηριστικά, με κυριότερα την φιλικότητα προς το περιβάλλον και τις χαμηλές τους ενεργειακές απαιτήσεις. Εκτός από την χρήση νανοϋλικών με βάση τον άνθρακα, εξετάστηκε η εφαρμογή ενισχυτικών πολυμερικών μέσων που προκαλούν επιλεκτική δέσμευση ανιόντων ή κατιόντων για την απομάκρυνση και των ιόντων Na^+και των ιόντων Cl^-. H βάση των πολυμερικών μεμβρανών που χρησιμοποιήθηκαν, ήταν η πολυβιλυκή αλκόολη (PVA (Poly(vinyl-alcohol)) σε δύο διαφορετικά μοριακά βάρη (ΜΒ = 30000 και 125000 g/mol ), η οποία υπέστη σταυροσύνδεση με τον Πυρομελιτικό δυανυδρίτη (PMDA (Pyromellitic dianhydride)). Ως ενισχυτικά χρησιμοποιήθηκαν νανοδομές άνθρακα σε μικρές περιεκτικότητες. Συγκεκριμένα χρησιμοποιήθηκαν, οξείδια του γραφενίου (GO), νανοσωλήνες άνθρακα (CNTs) και ενεργοί άνθρακες (ACs). Η αξιολόγηση των μεμβρανών έγινε με τον ηλεκτροχημικό χαρακτηρισμό και συγκεκριμένα με τις μεθόδους της κυκλικής βολταμμετρίας (CV) και της ηλεκτροχημικής φασματοσκοπίας εμπέδησης (EIS). Οι μέθοδοι αυτές πραγματοποιήθηκαν σε διατάξεις 2 και 3 ηλεκτροδίων, όπου μελετήθηκαν αντίστοιχα η αθροιστική χωρητική συμπεριφορά 2 ειδών μεμβρανών ως επικάλυψη στα ηλεκτρόδια (σύνθετα ηλεκτρόδια) και τα διεπιφανειακά φαινόμενα σε σύνθετα ηλεκτρόδια μίας μεμβράνης. Επιπλέον, προσδιορίστηκαν και με τις δύο μεθόδους οι χωρητικές δυνατότητες των διαφορετικών αυτών μεμβρανών. Κατά την ανάλυση των αποτελεσμάτων, των χαρακτηρισμών που πραγματοποιήθηκαν, εξάγεται το συμπέρασμα ότι η προσθήκη νανοϋλικών με βάση τον άνθρακα, βελτιώνει τις χωρητικές ιδιότητες του PVA και επομένως τις προοπτικές του για χρήση σε διατάξεις χωρητικού απιονισμού. Μεγαλύτερη συνεισφορά από τα ενισχυτικά που χρησιμοποιήθηκαν, παρατηρήθηκαν να έχουν οι CNTs, ενώ καλύτερες ιδιότητες παρουσίασε το PVA με ΜΒ 125000 g/mol.	el
heal.abstract	In recent years, an issue of the highest importance, that the global research community has to face has become the inadequacy of potable water. Thus, the production of it has drawn noticeable attention. Currently, the most popular method for this purpose is reverse osmosis, although it presents several drawbacks. These mostly refer to its high energy consumption and its environmentally harmful effect. The present thesis focuses on the contingency of replacing this method with the use of nanostructured polymeric membranes with carbon-based nanomaterials. Those membranes provide promising characteristics such as environmental friendliness and low energy demands. In addition to carbon nanomaterial, other polymers with ion exchange selectivity were added for examination. The synthesized polymeric membranes were based on Polyvinyl alcohol (PVA) of different molecular weights (30000 and 125000 g/mol). Due to its water solubility, its crosslinking was acknowledged as necessary and Pyromellitic dianhydride (PMDA), was used to achieve it. For the membrane reinforcement, carbon nanostructures were used in small concentrations. Specifically, graphene oxides (GO), carbon nanotubes (CNTs) and activated carbons were used. The characterization of the membranes was carried out in two different methods, Cyclic Voltammetry (CV) and Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS). Those measurements were conducted in 2 different experimental setups, one with 2 composite electrodes with membrane coating, to study the interaction between 2 membrane types and another with 3 electrodes, to study the single membrane electrode interface characteristics. During the analysis of the results, the conclusion that occurred was that the enrichment of the membranes with carbon-based nanomaterials was successful. Indeed, the reinforced membranes presented higher ion capacitance and therefore more promising abilities for the capacitive deionization process. Among the reinforcement materials that were used, CNTs had the better results, while the better polymer base was the PVA with 125000 g/mol molecular weight.	en
heal.advisorName	Xαριτίδης, Κωνσταντίνος
heal.advisorName	Charitidis, Constantinos
heal.committeeMemberName	Χαριτίδης, Κωνσταντίνος
heal.committeeMemberName	Ζουμπουλάκης, Λουκάς
heal.committeeMemberName	Βουγιούκα, Σταματίνα
heal.committeeMemberName	Charitidis, Constantinos
heal.committeeMemberName	Zoumpoulakis, Loukas
heal.committeeMemberName	Vouyiouka, Stamatina
heal.academicPublisher	Σχολή Χημικών Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	160
heal.fullTextAvailability	false