Date of Award

6-2023

Document Type

Thesis

Degree Name

Master of Science in Chemistry

Department

Chemistry

First Advisor

Yaser E. Greish

Second Advisor

Mohamed Alazab Alnaqbi

Abstract

This work explores the use of chemically functionalized porous membranes for fog harvesting. Fog water has emerged as a valuable alternative water source in regions where traditional freshwater resources are scarce. However, conventional fog harvesting techniques often suffer from low collection efficiency and limited scalability. To address these challenges, this research investigates the potential of chemically functionalized porous membranes for enhanced fog water collection. The study focuses on the development and characterization of specialized membranes with surface properties optimized for efficient fog droplet capture.
The current study proposes the use of aluminum mesh for fog collection, as it stands out for being considerably simpler and inexpensive. Chemical functionalization involves the use of composite solutions that are comprised of a polymeric matrix and a metal oxide filler. Accordingly, a dip coating approach of a metallic mesh membrane in these composite solutions results in the formation of coatings with variable gradients of hydrophilicity and hydrophobicity. The effect of varying the membrane’s surface chemistry on the efficiency of fog harvesting has been evaluated via an experimental setup for fog harvesting under controlled laboratory settings. Additionally, the thesis explored the underlying mechanism governing fog droplet capture, growth and harvesting using the chemically-functionalized membranes. The results of this study is highly believed to contribute to the advancing of fog harvesting technologies by providing a deeper understanding of the process on the chemically-functionalized membranes that have been developed towards an enhanced fog water collection efficiency. Moreover, these findings have significant implications for water resource management in arid and fog-prone regions, where fog can serve as a sustainable water source to alleviate water scarcity challenges.

Arabic Abstract


حصاد الماء من الضباب باستخدام أغشية مسامية معالجة كيميائي

تستكشف هذه الدراسة استخدام الأغشية المسامية الوظيفية كيميائياً لحصاد الضباب. حيث أن مياه الضباب قد بدأت في الظهور كمصدر بديل قيِّم للمياه في المناطق التي تندر فيها موارد المياه العذبة التقليدية. ومع ذلك، غالبًا ما تعاني التقنيات التقليدية لحصاد الضباب من انخفاض كفاءتها ومحدودية قابليتها للتوسع. ولمواجهة هذه التحديات، قامت هذه الدراسة بالبحث في إمكانية استخدام الأغشية المسامية المعدلة كيميائياً لتحسين جمع مياه الضباب. تركز الدراسة على تطوير وتوصيف الأغشية ذات الخصائص السطحية المحسنة لالتقاط قطرات الضباب بكفاءة.
تقترح الدراسة الحالية استخدام شبكة الألومنيوم لتجميع الضباب، حيث تتميز بكونها أبسط وأرخص فى الاستخدام إلى حد كبير. تتضمن عملية التعديل الكيميائي استخدام محاليل تتكون من بوليمرات وأكسيد معدني مضاف. وفقًا لذلك، ينتج عن نهج الطلاء الغمس للغشاء الشبكي المعدني في هذه المحاليل المركبة تكوين طلاءات ذات درجات متغيرة من المحبة للماء والكارهة للماء. تم تقييم تأثير تغيير كيمياء أسطح الأغشية على كفاءة حصاد الضباب من خلال إجراء عملية حصاد الضباب في ظل إعدادات معملية خاضعة للرقابة. بالإضافة إلى ذلك، أظهرت الأطروحة الآلية الأساسية التي تحكم التقاط ونمو وحصاد قطرات الضباب باستخدام الأغشية الوظيفية كيميائياً. يُعتقد بشدة أن نتائج هذه الدراسة سوف تساهم في تطوير تقنيات حصاد الضباب من خلال توفير فهم أعمق للعملية على الأغشية الوظيفية كيميائيًا التي تم تطويرها من أجل تحسين كفاءة جمع مياه الضباب. علاوة على ذلك، فإن هذه النتائج لها آثار كبيرة على إدارة موارد المياه في المناطق القاحلة والمعرضة للضباب، حيث يمكن أن يعمل الضباب كمصدر مستدام للمياه للتخفيف من تحديات ندرة المياه.

Download

Included in

Chemistry Commons

COinS