(LUẬN án TIẾN sĩ) nghiên cứu biến tính bề mặt màng lọc composit polyamid lớp mỏng (TFC PA) và khả năng ứng dụng trong xử lý nước ô nhiễm

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN _ NGÔ HỒNG ÁNH THU NGHIÊN CỨU BIẾN TÍNH BỀ MẶT MÀNG LỌC COMPOSIT POLYAMID LỚP MỎNG (TFC-PA) VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG MÀNG TRONG XỬ LÝ NƯỚC Ơ NHIỄM LUẬN ÁN TIẾN SĨ HĨA HỌC Hà Nội - 2017 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN _ NGÔ HỒNG ÁNH THU NGHIÊN CỨU BIẾN TÍNH BỀ MẶT MÀNG LỌC COMPOSIT POLYAMID LỚP MỎNG (TFC-PA) VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG MÀNG TRONG XỬ LÝ NƯỚC Ơ NHIỄM Chun ngành: Hóa Mơi trường Mã số: 62440120 LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS TRẦN THỊ DUNG PGS.TS SHINSUKE MORI Hà Nội - 2017 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan cơng trình nghiên cứu thân tác giả Các kết nghiên cứu kết luận luận án trung thực, không chép từ nguồn tài liệu hình thức Việc tham khảo nguồn tài liệu thực trích dẫn ghi nguồn tài liệu tham khảo quy định Tác giả luận án Ngô Hồng Ánh Thu i TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com LỜI CẢM ƠN Với lòng biết ơn sâu sắc, xin cho phép em dành dòng luận án gửi lời cảm ơn chân thành tới PGS.TS Trần Thị Dung, người tiếp nhận, giao đề tài, tận tình hướng dẫn tạo điều kiện thuận lợi cho em suốt trình thực luận án Em xin gửi lời tri ân chân thành đến cô Với thầy hướng dẫn thứ hai, PGS.TS Shinsuke Mori, em xin chân thành cảm ơn thầy hướng dẫn tận tình thầy, đặc biệt thời gian em sang Nhật thực tập Em xin cảm ơn thầy quà thầy dành cho em Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy cô khoa Hố học, thầy Bộ mơn Cơng nghệ Hóa học, thầy phịng thí nghiệm Hóa Mơi trường truyền thụ cho em kiến thức quý báu, động viên, giúp đỡ, đóng góp giúp em nhiều ý kiến suốt q trình em học tập công tác Tác giả xin cảm ơn TS Đinh Hùng Cường, TS Trịnh Xuân Đại giúp tác giả đo đạc mẫu phân tích; xin cảm ơn ThS Đỗ Đình Khải giúp tác giả nhiều mặt kỹ thuật để tác giả hồn thiện cơng trình Tác giả xin gửi lời cảm ơn tới Quỹ Phát triển Khoa học Cơng nghệ quốc gia (NAFOSTED), chương trình 911 Chính phủ Việt Nam, Quỹ Ryoichi Sasakawa Young Leaders Fellowship Fund (Sylff), Đại học Quốc gia Hà Nội (VNU) Trường Đại học Khoa học Tự nhiên (HUS) giúp nhiều suốt thời gian học tập Cuối cùng, xin đựơc bày tỏ lòng biết ơn tới gia đình tơi, đặc biệt người mẹ dõi theo bước đi, người mẹ chồng giúp đỡ nhiều, người chồng điểm tựa vững chắc, chia sẻ khó khăn sống, gái đáng yêu tới chị em thân thiết, bạn bè thân yêu Ngô Hồng Ánh Thu ii TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com TÓM TẮT LUẬN ÁN Màng lọc composit polyamid lớp mỏng (TFC-PA) loại màng sử dụng rộng rãi có tính lọc tách vượt trội có độ bền học, bị ảnh hưởng sinh vật Tuy nhiên, màng TFC-PA có nhược điểm dễ bị tắc nghẽn trình lọc tách, làm giảm hiệu tồn q trình màng Cho đến nay, việc nâng cao khả chống tắc mà khơng làm giảm tính lọc tách màng nói chung màng TFC-PA nói riêng thách thức lĩnh vực nghiên cứu chế tạo ứng dụng màng lọc Luận án tiến hành nghiên cứu biến tính bề mặt màng lọc composit TFC-PA số phương pháp trùng hợp ghép quang hóa xạ tử ngoại, trùng hợp ghép khơi mào oxy hóa khử phủ lớp hạt TiO2 kích thước nanomet lên bề mặt màng, nhằm nâng cao tính lọc tách khả chống tắc cho màng Các đặc tính bề mặt đặc tính tách lọc màng khảo sát đánh giá, với đối tượng tách lọc số chất hữu cơ, vô ion kim loại nặng độc hại nước Các kết nghiên cứu cho thấy trình biến tính bề mặt màng lọc composit TFC-PA làm thay đổi rõ rệt đặc tính bề mặt tính tách lọc màng Các điều kiện biến tính bề mặt màng nồng độ tác nhân ghép, thời gian trùng hợp ghép, nồng độ chất khơi mào, hàm lượng huyền phù TiO2 kích thước nanomet, thời gian kích thích xạ tử ngoại (UV)… có ảnh hưởng mạnh đến đặc tính màng Từ kết thực nghiệm, rút điều kiện biến tính bề mặt màng thích hợp cho hiệu tách lọc tốt màng trùng hợp ghép quang hóa với acid acrylic 10 g/L phút, màng trùng hợp ghép khơi mào oxy hóa khử với acid acrylic 10 g/L phút, màng trùng hợp ghép quang hóa với poly (ethylen glycol) 30 g/L 10 phút màng phủ lớp hạt TiO2 kích thước nanomet 15 ppm, chiếu xạ tử ngoại 30 giây Phổ hồng ngoại phản xạ cho thấy xuất nhóm chức carbonyl, hydroxyl TiOH ưa nước bề mặt màng sau biến tính, tương ứng với tác iii TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com nhân sử dụng acid acrylic (AA), poly (etylen glycol) (PEG) TiO2 Bề mặt màng trở nên ưa nước với góc thấm ướt giảm mạnh, từ 51o màng ban đầu xuống khoảng 25o cho màng trùng hợp ghép với AA, khoảng 15o cho màng trùng hợp ghép với PEG, khoảng 33o cho màng phủ TiO2 trở nên siêu ưa nước với góc thấm ướt nhỏ 10o cho màng phủ TiO2 chiếu xạ UV Ảnh chụp hiển vi điện tử quét hiển vi lực nguyên tử cho thấy bề mặt màng sau trùng hợp ghép trở nên chặt sít trơn nhẵn hình thành lớp polyme ghép, độ thô nhám bề mặt màng giảm xuống rõ rệt Kết đánh giá đặc tính lọc tách màng biến tính bề mặt chứng tỏ tăng lên đồng thời ba thông số gồm độ lưu giữ, suất lọc khả chống tắc Độ lưu giữ tăng khoảng %, suất lọc màng tăng từ 35 đến 60 %, mức độ trì suất lọc cao từ 20 đến 40 % so với màng Màng sau biến tính bề mặt có độ lưu giữ ổn định khoảng pH từ đến 11, đặc biệt khả chịu chlor hoạt động màng trùng hợp ghép bề mặt trở nên tốt nhiều so với màng ban đầu Màng sau biến tính bề mặt với AA, PEG TiO2 kích thước nanomet có khả tách loại triệt để chất hữu tự nhiên tan nước, ion kim loại nặng, amoni, cromat Kết đánh giá với số mẫu nước thải thực tế cho thấy, màng TFC-PA biến tính bề mặt loại bỏ gần hồn tồn thuốc nhuộm dư nước thải dệt nhuộm, protein chất hữu dịch thải bia sau lên men, ion kim loại nặng nước thải mạ, với tính tách lọc nâng lên đáng kể so với màng iv TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com ABSTRACT The polyamide thin film composite (TFC-PA) membranes exhibit superior water flux and good resistance to pressure compaction They have wide operating pH range and good stability to biological attack Therefore, the TFC-PA membranes are widely accepted as the relevant choice for water treatments, especially for producing of the pure and ultrapure water However, the poor fouling restrain the filtration capacity and lifetime of the TFC-PA membranes, leading to an appreciable increase for operational costs of membrane processes Therefore, the simultaneous improvement of fouling resistance, flux and retention is still very challenging for the development of membrane applications In this work, the UV-photo-induced grafting, the redox-initiated grafting and the coating of titanium dioxide nanoparticles onto the surface of commercial TFC-PA membrane have been carried out to enhance the membrane separation performance and antifouling property The changes of the membrane surface characteristics were evaluated and the membrane separation performance were determined through the possibility for removal of organic and inorganic compounds, heavy metal ions in water The experimental results demonstrated that the grafting polymerizations and the coating of titanium dioxide nanoparticles led to changes in the membrane surface characteristics and membrane filtration performance The conditions of the modification of membrane surface such as monomer concentration, graft polymerization time, TiO2 concentration and UV irradiation time highly influenced on membrane characteristics From the experimental results, the most suitable modification conditions using acid acrylic (AA), poly (ethylene glycol) (PEG) and TiO2 nanoparticles for the membrane characteristics could be obtained: 10 AA-UV 7min, 10 AA-Redox 5min, 30 PEG-UV 10min and TFC-PA/TiO2,UV The FTIR-ATR analysis verified the appearances of hydrophilic groups such as carbonyl, hydroxyl and Ti-OH after grafting of AA, PEG or coating of TiO2 nanoparticles onto membrane surface The formation of the hydrophilic layer increased the hydrophilicity of membranes with the strongly reduced water contact angles, from v TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 51o of unmodified membrane to about 25o, 15o and 33o for the AA-grafted, PEG-grafted and TiO2-coated membranes, respectively The TiO2-coated membrane surface became super-hydrophilic with the contact angles are less than 10o The SEM and AFM images demonstrated that the grafted membrane surface is more relative compact and smoother after grafting The filtration experiments illustrated the improved separation performance of the modified membranes with the simultaneous enhancement of membrane flux and retention and antifouling property for separation of the different organic and inorganic substances in an aqueous feed solution The retention increased about %, while the membrane flux increased from 35 to 60 %, the antifouling property increased from 20 to 40 % compared to the unmodified one The modified membranes showed the stable retention for a wide range of pH from to 11, especially the chlorine resistance of the grafted membranes was significantly improved compared to the unmodified one The modified membranes using AA, PEG and TiO2 nanoparticles showed the good possibility for removal of the polluted substances such as the natural organic matter dissolved, heavy metal ions, ammonium, chromate in water The experimental results for the wastewater treatments indicated that the modified membranes could remove well the residual dyes, organic substances and metal ions in water, with the much better filtration performance compared to the unmodified one vi TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com MỤC LỤC Trang LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii TÓM TẮT LUẬN ÁN iii ABSTRACT v MỤC LỤC vii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT x DANH MỤC HÌNH xii DANH MỤC BẢNG xvii MỞ ĐẦU CHƯƠNG I – TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu màng lọc trình tách màng 1.1.1 Các trình màng động lực áp suất 1.1.2 Cơ chế tách qua màng 1.1.3 Màng composit polyamid lớp mỏng (TFC-PA) 1.2 Ứng dụng màng lọc xử lý nước ô nhiễm 1.2.1 Ứng dụng màng xử lý nước ô nhiễm số hợp chất hữu 10 1.2.2 Ứng dụng màng xử lý nước ô nhiễm ion kim loại nặng 13 số ion vô khác 1.3 Hiện tượng tắc màng trình tách lọc 16 1.3.1 Hiện tượng tắc màng 16 1.3.2 Hiện tượng tắc màng tách lọc dung dịch hữu 18 1.3.3 Hiện tượng tắc màng tách lọc dung dịch muối vô 20 vii TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 1.3.4 Các tính chất bề mặt ảnh hưởng đến mức độ tắc màng 22 1.4 24 Biến tính bề mặt màng lọc 1.4.1 Biến tính bề mặt màng lọc phương pháp trùng hợp ghép 27 1.4.2 Biến tính bề mặt màng lọc phương pháp phủ lớp hạt kích thước 39 nanomet 1.5 Mục tiêu nội dung nghiên cứu Luận án 45 1.5.1 Mục tiêu nghiên cứu 45 1.5.2 Nội dung nghiên cứu 45 CHƯƠNG II –THỰC NGHIỆM 47 2.1 Thiết bị, hóa chất, vật liệu 47 2.1.1 Thiết bị 47 2.1.2 Hóa chất, vật liệu 48 2.2 Phương pháp nghiên cứu 50 2.2.1 Biến tính bề mặt màng 50 2.2.2 Đánh giá đặc tính bề mặt màng 53 2.2.3 Đánh giá đặc tính tách lọc màng 54 2.2.4 Đánh giá khả chống tắc nghẽn màng 58 2.2.5 Đánh giá khả chịu pH, chlor hoạt động, nhiệt độ, độ ổn định 58 màng theo thời gian bảo quản 2.2.6 Đánh giá khả tách loại thành phần gây ô nhiễm nước màng 59 CHƯƠNG III – KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN 60 3.1 60 Trùng hợp ghép biến tính bề mặt màng lọc TFC-PA 3.1.1 Đánh giá đặc tính bề mặt màng TFC-PA trước sau trùng hợp ghép 60 3.1.2 Khảo sát đặc tính tách lọc màng 75 3.1.3 Khảo sát khả chống tắc màng 81 3.2 Phủ lớp hạt TiO2 kích thước nanomet lên bề mặt màng TFC-PA viii TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 88 18 A.Al-Amoudi, R.W.Lovitt (2007), “Fouling strategies and the cleaning system of nanofiltration membranes and factors affecting cleaning efficiency”, Journal of Membrane Science 303, pp 4-28 19 A.C.Sagle, E.M.V.Wagner, H.Ju, B.D.M.Closkey, B.D.Freeman, M.M.Sharma (2009), “PEG-coated reverse osmosis membranes: Desalination properties and fouling resistance”, Journal of Membrane Science 340, pp 92-108 20 A.Maher, M.Sadeghi, A.Moheb (2014), “Heavy metal elimination from drinking water using nanofiltration membrane technology and process optimization using response surface methodology”, Desalination 352, pp 166-173 21 A.A.Izadpanah and A.Javidnia (2012), “The ability of a nanofiltration membrane to remove hardness and ions from diluted seawater”, Water 4, pp 283-294 22 A.B.Santos, F.J.Cervantes, J.B.Lier (2007), “Review paper on current technologies for decolourisation of textile wastewaters: Perspectives for anaerobic biotechnology”, Bioresource Technology 98, pp 2369-2385 23 B.A.M.Al-Rashdi, D.J.Johnson, N.Hilal (2013), “Removal of heavy metal ions by nanofiltration”, Desalination 315, pp 2-17 24 B.J.A.Tarboush, H.A.Arafat, T.Matsuura, D.Rana (2009), “Recent advances in thin film composite reverse osmosis and nanofiltration membranes for desalination”, Journal of Applied Membrane Science and Technology 10, pp 41-50 25 B.V.Bruggen, M.Mänttäri, M.Nyström (2008), “Drawbacks of applying nanofiltration and how to avoid them: A review”, Separation and Purification Technology 63, pp 251-263 26 B.Zdyrko, V.Klep, I.Luzinov (2003), “Synthesis and surface morphology of high- density poly(ethylene) glycol grafted layers”, Langmuir 19, pp 10179-10187 126 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 27 B.Mi, M.Elimelech (2010), “Organic fouling of forward osmosis membranes: Fouling reversibility and cleaning without chemical reagents”, Journal of Membrane Science 348, pp 337-345 28 B.V.Bruggen, C.Vandecasteele (2003), “Removal of pollutants from surface water and groundwater by nanofiltration: overview of possible applications in the drinking water industry”, Environmental Pollution 122, pp 435-445 29 B.Gupta, C.Plummer, I.Bisson, P.Frey, J.Hilborn (2002), “Plasma-induced graft polymerization of acrylic acid onto poly(ethylene terephthalate) films: characterization and human smooth muscle cell growth on grafted films”, Biomaterials 23, pp 863-871 30 B.Gupta, K.Krishnanand, B.L.Deopura (2012), “Oxygen plasma-induced graft polymerization of acrylic acid on polycaprolactone monofilament”, European Polymer Journal 48, pp 1940-1948 31 Butterworths (1974), Macromolecular division commission on macromolecular nomenclature: Basic definitions of terms relating to polymers, International Uunion of Pure and Applied Chemistry 32 C.González-Gago, J.Pisonero, R.Sandin, J.F.Fuertes, A.Sanz-Medel, N.Bordel (2016), “Analytical potential of rf-PGD-TOFMS for depth profiling of an oxidized thin film composite”, Journal of Analytical Atomic Spectrometry 31, pp 288-296 33 C.Fersi, L.Gzara, M.Dhahbi (2005), “Treatment of textile effluents by membrane technologies”, Desalination 185, pp 399-409 34 C.Woodford (2016), Water pollution: an introduction, Explain that stuff 35 C.Ding, J.Yin, B.Deng (2014), “Effects of Polysulfone (PSf) support layer on the performance of Thin-film composite (TFC) membranes”, Journal of Chemical and Process Engineering (102), pp 1-8 36 D.Emadzadeh, W.J.Lau, M.Rahbari-Sisakht, A.Daneshfar, M.Ghanbari, A.Mayahi, T.Matsuura, A.F.Ismail (2015), “A novel thin film nanocomposite reverse 127 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com osmosis membrane with superior anti-organic fouling affinity for water desalination”, Desalination 368, pp 106-113 37 D.Li, H.Wang (2010), “Recent developments in reverse osmosis desalination membranes”, Journal of Materials Chemistry 20, pp 4551-4566 38 D.S.Wavhal, E.R.Fisher (2002), “Hydrophilic modification of polyethersulfone membranes by low temperature plasma-induced graft polymerization”, Journal of Membrane Science 209, pp 255-269 39 D.S.Wavhal, E.R.Fisher (2003), “Membrane surface modification by plasma- induced polymerization of Acrylamide for improved surface properties and reduced protein fouling”, Langmuir 19, pp 79-85 40 D.S.Wavhal, E.R.Fisher (2005), “Modification of polysulfone ultrafiltration membranes by CO2 plasma treatment”, Desalination 172, pp 189-205 41 D.H.Shin, N.Kim, Y.T.Lee (2011), “Modification to the polyamide TFC RO membranes for improvement of chlorine-resistance”, Journal of Membrane Science 376, pp 302-311 42 D.He, H.Susanto, M.Ulbricht (2009), “Photo-irradiation for preparation, modification and stimulation of polymeric membranes”, Progress in Polymer Science 34, pp 62-98 43 D.T.Tran, S.Mori, M.Suzuki (2008), “Characteristics of polyimide-based composite membranes fabricated by low-temperature plasma polymerization”, Thin Solid Films 516, pp 4384-4390 44 E.Bet-moushoul, Y.Mansourpanah, Kh.Farhadi, M.Tabatabaei (2016), “TiO2 nanocomposite based polymeric membranes: A review on performance improvement for various applications in chemical engineering processes”, Chemical Engineering Journal 283, pp 29-46 128 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 45 E.M.Van Wagner, A.C.Sagle, M.M.Sharma, Y.La, B.D.Freeman (2011), “Surface modification of commercial polyamide desalination membranes using poly(ethylene glycol) diglycidyl ether to enhance membrane fouling resistance”, Journal of Membrane Science 367, pp 273-287 46 E.Kim, Q.Yu, B.Deng (2011), “Plasma surface modification of nanofiltration (NF) thin-film composite (TFC) membranes to improve anti organic fouling”, Applied Surface Science 257, pp 9863-9871 47 F.Fu, Q.Wang (2011), “Removal of heavy metal ions from wastewater: A review”, Journal of Environmental Management 92, pp 407-418 48 G.Ozaydin-Ince, A.Matin, Z.Khan, S.M.J.Zaidi, K.K.Gleason (2013), “Surface modification of reverse osmosis desalination membranes by thin-fim coatings deposited by initiated chemical vapor deposition”, Thin Solid Film 539, pp 181-187 49 G.Xu, J.Wang, C.Li (2013), “Strategies for improving the performance of the polyamide thin film composite (PA-TFC) reverse osmosis (RO) membranes: Surface modification and nanoparticles incorporations”, Desalination 328, pp 83-100 50 G.Kang, M.Liu, B.Lin, Y.Cao, Q.Yuan (2007), “A novel method of surface modification on thin-film composite reverse osmosis membrane by grafing poly(ethylene glycol), Polymer 48, pp 1165-1170 51 G.Kang, Y.Cao (2012), “Development of antifouling reverse osmosis membranes for water treatment: a review”, Water Research 46, pp 584-600 52 H.K.Shon, S.Phuntsho, D.S.Chaudhary, S.Vigneswaran, J.Cho (2013), “Nanofiltration for water and wastewater treatment-a mini review”, Drinking Water Engineering and Sciene 6, pp 47-53 53 H.Yu, Y.Xie, M.Hu, J.Wang, S.Wang, Z.Xu (2005), “Surface modification of polypropylene microporous membrane to improve its antifouling property in MBR: CO2 plasma treatment”, Journal of Membrane Science 254, pp 219-227 129 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 54 H.A.Qdais, H.Moussa (2004), “Removal of heavy metals from wastewater by membrane processes: a comparative study”, Desalination 164, pp 105-110 55 H.L.Richards, P.G.L.Baker, E.Iwuoha (2012), “Metal nanoparticle modified polysulfone membranes for use in wastewater treatment: a critical review”, Journal of Surface Engineered Materials and Advanced Technology 2, pp 183-193 56 H.Susanto, M.Balakrishnan, M.Ulbricht (2007), “Via surface functionalization by photograft copolymerization to low-fouling polyethersulfone-based ultrafiltration membranes”, Journal of Membrane Science 288, pp 157-167 57 H.Choi, Y.Kim, Y.Zhang, S.Tang, S.Myung, B.Shin (2004), “Plasma-induced graft co-polymerization of acrylic acid onto the polyurethane surface”, Surface and Coatings Technology 182, pp 55-64 58 H.Kim, S.S.Kim (2006), “Plasma treatment of polypropylene and polysulfone supports for thin film composite reverse osmosis membrane”, Journal of Membrane Science 286, pp 193-201 59 H.S.Lee, S.J.Im, J.H.Kim, H.J.Kim, J.P.Kim, B.R.Min (2008), “Polyamide thin- film nanofiltration membranes containing TiO2 nanoparticles”, Desalination 219, pp 48-56 60 I.Kim, Y.Ka, J.Park, K.Lee (2004), “Preparation of fouling resistant nanofiltration and reverse osmosis membranes and their use for dyeing wastewater effluent”, Journal of Industrial and Engineering Chemistry 10 (1), pp 115-121 61 I.Sutzkover-Gutman, D.Hasson, R.Semiat (2010), “Humic substances fouling in ultrafiltration processes”, Desalination 261, pp 218-231 62 J.H.Kim, P.K.Park, C.H.Lee, H.H.Kwon (2008), “Surface modification of nanofiltration membranes to improve removal of organic micro-pollutants (EDCs and PhACs) in drinking water treatment: graft-polymerization and cross-linking”, Journal of Membrane Science 321, pp 190-198 130 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 63 J.Meng, Z.Cao, L.Ni, Y.Zhang, X.Wang, X.Zhang, E.Liu (2014), “A novel salt- responsive TFC RO membrane having superior antifouling and easy-cleaning properties”, Journal of Membrane Science 461, pp 123-129 64 J.Lowe, Md.M.Hossain (2008), “Application of ultrafiltration membranes for removal of humic acid from drinking water”, Desalination 218, pp 343-354 65 J.Pvan’t Hul, I.G.Racz, T.Reith (1997), “The application of membrane technology for reuse of process water and minimisation of wastewater in a textile washing range”, Journal of the Society of Dyers and Colourists 113 (10), pp 287-294 66 J.A.Nilson, F.A.Digiano (1996), “Influence of NOM composition on nanofiltration”, Journal of American water works association 88 (5), pp 53-66 67 J.Shao, J.Hou, H.Song (2011), “Comparison of humic acid rejection and flux decline during filtration with negatively charged and uncharge ultrafiltration membranes”, Water Research 45, pp 473-482 68 J.Deng, L.Wang, L.Liu, W.Yang (2009), “Developments and new applications of UV-induced surface graft polymerizations”, Progress in Polymer Science 34, pp 156193 69 J.Li, Y.Xu, L.Zhu, J.Wang, C.Du (2009), “Fabrication and characterization of a novel TiO2 nanoparticle self-assembly membrane with improved fouling resistance”, Journal of Membrane Science 326, pp 659-666 70 J.Wang, Y.Mo, S.Mahendra, E.M.V.Hock (2014), “Effects of water hemistry on structure and performance of polyamide composite membranes”, Journal of Membrane Science 452, pp 415-425 71 K.Akamatsu, T.Furue, F.Han, S.Nakao (2013), “Plasma graft polymerization to develop low-fouling membranes grafted with poly(2-methoxyethylacrylate)”, Separation and Purification Technology 102, pp 157-162 131 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 72 L.Zou, I.Vidalis, D.Steele, A.Michelmore, S.P.Low, J.Q.J.C.Verberk (2011), “Surface hydrophilic modification of RO membranes by plasma polymerization for low organic fouling”, Journal of Membrane Science 369, pp 420-428 73 L.Braeken, B.Van der Bruggen, C.Vandecasteele (2004), “Regeneration of brewery wastewater using nanofiltration”, Water Research 38: 13, pp 3075-3082 74 L.Ni, J.Meng, X.Li, Y.Zhang (2014), “Surface coating on the polyamide thim film composite reverse osmosis membrane for chlorine resistance and anti-fouling performance improvement”, Journal of Membrane Science 451, pp 205-215 75 L.Li, Z.Zhao, W.Huang, P.Peng, G.Sheng, J.Fu (2004), “Characterization of humic acids fractionated by ultrafiltration”, Organic Geochemistry 35, pp 1025-1037 76 M.G.Buonomenna, L.C.Lopez, M.Davoli, P.Favia, R.d’Agostino, E.Drioli (2009), “Polymeric membranes modified via plasma for nanofitration of aqueous solution containing organic compounds”, Microporous and Mesoporous Materials 120, pp 147-153 77 M.N.A.Seman, N.Hilai, M.Khayet (2013), “UV-photografting modification of nanofiltration membrane surface for nature organic materials fouling reduction”, Desalination and Water Treatment 51, pp 4855-4861 78 M.Peyravi, M.Jahanshahi, A.Rahimpour, A.Javadi, S.Hajavi (2014), “Novel thin film nanocomposite membranes incorporated with functionalized TiO2 nanoparticles for organic solvent nanofiltration”, Chemical Engineering Journal 241, pp 155-166 79 M.Safarpour, A.Khataee, V.Vatanpour (2015), “Thin film nanocomposite reverse osmosis membrane modified by reduced graphen oxide/TiO2 with improved desalination performance”, Journal of Membrane Science 489, pp 43-54 80 M.Pasmore, P.Todd, S.Smith, D.Baker, J.Silverstein, D.Coons, C.N.Bowman (2001), “Effects of ultrafiltration membrane surface properties on Pseudomonas 132 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com aeruginosa biofilm initiation for the purpose of reducing biofouling”, Journal of Membrane Science 194, pp 15-32 81 M.Ulbricht, G.Belfort (1996), “Surface modification of ultrafiltration membranes by low temperature plasma II Graft polymerization onto polyacrylonitrile and polysulfone”, Journal of Membrane Science 111, pp 193-215 82 M.Ulbricht (2006), “Advanced functional polymer membranes”, Polymer 47, pp 2217-2262 83 M.Taniguchi, J.E.Kilduff, G.Belfort (2003), “Low fouling synthetic membranes by UV-assisted graft polymerization: monomer selection to mitigate fouling by natural organic matter”, Journal of Membrane Science 222, pp 59-70 84 M.Liu, Q.Chen, L.Wang, S.Yu, C.Gao (2015), “Improving fouling resistance and chlorine stability of aromatic polyamide thin film composite reverse osmosis membrane by surface grafting of polyvinyl alcohol (PVA)”, Desalination 367, pp 11-20 85 M.Yan, L.Liu, Z.Tang, L.Huang, W.Li, J.Zhou, J.Gu, X.Wei, H.Yu (2008), “Plasma surface modification of polypropylene microfiltration membranes and fouling by BSA dispersion”, Chemical Engineering Journal 145, pp 218-224 86 M.N.Chong, B.Jin, C.W.K.Chow, C.Saint (2010), “Recent developments in photocatalytic water treatment technology: a review”, Water Research 44, pp 29973027 87 M.Elimelech, X.Zhu, A.E.Childress, S.Hong (1997), ”Role of membrane surfce morphology in colloidal fouling of cellulose acetate and composite aromatic polyamide reverse osmosis membranes”, Journal of Membrane Science 127, pp 101-109 88 M.F.Abid, M.A.Zablouk, A.M.Abid-Alameer (2012), “Experimental study of dye removal from industrial wastewater by membrane technologies of reverse osmosis and nanofiltration”, Iranian Journal of Environmental Health Science and Engineering (17), pp 1-9 133 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 89 N.M.Hidzir, D.J.T Hill, E.Taran, D.Martin, L.Grøndahl (2013), “Argon plasma treatment-induced grafting of acrylic acid onto expanded poly(tetra fluoroethylene) membranes”, Polymer 54, pp 6536-6546 90 N.Hilal, M.Khayet, C.J.Wright (2012), Membrane modification: technology and applications, CRC Press, Taylor and Francis group, Boca Raton London, New York 91 Pieracci, JV.Crivello, G.Belfort (2002), “UV-assisted graft polymerization of N- vinyl-2-pyrrolidinone onto poly(ether sulfone) ultrafiltration membranes using selective UV wavelengths”, Chemistry of Materials 14, pp 256-265 92 Q.Cheng, Y.Zheng, S.Yu, H.Zhu, X.Peng, J.Liu, J.Liu, M.Liu, C.Gao (2013), “Surface modification of a commercial thin-film composite polyamide reverse osmosis membrane through graft polymerization of N-isopropylacrylamide followed by acrylic acid”, Journal of Membrane Science 447, pp 236-245 93 R.A.Damodar, S.You, H.Chou (2009), “Study the self cleaning, antibacterial and photo catalytic properties of TiO2 entrapped PVDF membranes”, Journal of Hazardous Materials 172, pp 1321-1328 94 R.Bergamasco, F.Vieira da Silva, F.S.Arakawa, N.U.Yamaguchi, M.H.M.Reis, C.J.Tavares, M.T.P.Sousa de Amorim, C.R.G.Tavares (2011), “Drinking water treatment in a gravimetric flow system with TiO2 coated membranes”, Chemical Engineering Journal 174, pp 102-109 95 R.Zhang, L.Braeken, P.Luis, X.Wang, B.Van der Bruggen (2013), “Novel binding procedure of TiO2 nanoparticles to TFC membranes via self-polymerized polydopamine”, Journal of Membrane Science 437, pp 179-188 96 S.K.Nataraj, K.M.Hosamani, T.M.Aminabhavi (2009), “Nanofiltration and reverse osmosis thin film composite membrane module for the removal of dye and salts from the simulated mixtures”, Desalination 249, pp 12-17 134 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 97 S.S.Madaeni, Y.Mansourpanah (2006), “Screening membranes for COD removal from dilute wastewater”, Desalination 197: 1-3, pp 23-32 98 S.S.Madaeni, N.Ghaemi (2007), “Characterization of self-cleaning RO membranes coated with TiO2 particles under UV irradiation”, Journal of Membrane Science 303, pp 221-233 99 S.Belfer, Y.Purinson, R.Fainshtein, Y.Radchenko, O.Kedem (1998), “Surface modification of commercial composite polyamide reverse osmosis membranes”, Journal of Membrane Science 139, pp 175-181 100 S.Mondai, S.R.Wickramasinghe (2012), “Photo-induced graft polymerization of N-isopropyl acrylamide on thin film composite membrane: Produced water treatment and antifouling properties”, Separation and Purification Technology 90, pp 231-238 101 S.Zanini, M.Müller, C.Riccardi, M.Orlandi (2007), “Polyethylene glycol grafting on Polypropylene membranes for anti-fouling properties”, Plasma Chemistry and Plasma Processing 27, pp 446-457 102 S.Mehdipour, V.Vatanpour, H.Kariminia (2015), “Influence of ion interaction on lead removal by a polyamide nanofiltration membrane”, Desalination 362, pp 84-92 103 S.Alzahrani, A.W.Mohammad, N.Hilal, P.Abdullah, O.Jaafar (2013), “Identification of foulants, fouling mechanisms and cleaning efficiency for NF and RO treatment of produced water”, Separation and Purification Technology 118, pp 324341 104 S.Liu, F.Fang, J.Wu, K.Zhang (2015), “The anti-biofouling properties of thin film composite nanofiltration membranes grafted with biogenic silver nanoparticles”, Desalination 375, pp 121-128 105 S.Cheng, D.L.Oatley, P.M.Williams, C.J.Wright (2012), “Characterisation and application of a novel positively charged nanofiltration membrane for the treatment of textile industry wastewaters”, Water Research 46, pp 33-42 135 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 106 S.Béquet, J.Remigy, J.Rouch, J.Espenan, M.Clifton, P.Aptel (2002), “From ultrafiltration to nanofiltration hollow fiber membranes: a continous UV-photografting process”, Desalination 144, pp 9-14 107 S.H.Kim, S.Kwak, B.Sohn, T.H.Park (2003), “Design of TiO2 nanoparticle self- assembled aromatic polyamide thin film composite membrane as an approach to solve biofouling problem”, Journal of Membrane Science 211, pp 157-165 108 T.Ishigami, K.Amano, A.Fujii, Y.Ohmukai, E.Kamio, T.Mruyama, H.Matsuyama (2012), “Fouling reduction of reverse osmosis membrane by surface modification via layer-by-layer assembly”, Separation and Purification Techonology 99, pp 1-7 109 T.Bae, T.Tak (2005), “Effect of TO2 nanoparticles on fouling mitigation of ultrafiltration membranes for activated sludge filtration”, Journal of Membrane Science 249, pp 1-8 110 T.Bae, T.Tak (2005), “Rapid communication: Preparation of TiO2 self-assembled polymeric nanocomposite membranes and examination of their fouling mitigation effects in a membrane bioreactor system”, Journal of Membrane Science 266, pp 1-5 111 T.Bae, I.Kim, T.Tak (2006), “Preparation and characterizaion of fouling resistant TiO2 self-assembled nanocomposite membranes”, Journal of Membrane Science 275, pp 1-5 112 Tang, YN.Kwon, JO.Leckie (2009a), “Effect of membrane chemistry and coating layer on physiochemical properties of thin film composite polyamide RO and NF membranes II Membrane physiochemical properties and their dependence on polyamide and coating layers”, Desalination 242, pp 168-182 113 T.Gullinkala, I.Escobar (2010), “A green membrane functionalization method to decrease natural organic matter fouling”, Journal of Membrane Science 360, pp 155164 136 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 114 T.D.Tran, S.Mori, M.Suzuki (2007), “Plasma modification of polyacrylonitrile ultrafiltration membrane”, Thin Solid Films 515, pp 4148-4152 115 T.T.Dung (2001), Surface modification of RO membrane by glow discharge plasma, Ph.D Thesis, Tokyo Institute of Technology, Japan 116 V.Freger, J.Gilron, S.Belfer (2002), Thin film composite polyamide membranes modified by grafting of hydrophilic polymers: an FT-IR/ AFM/TEM study”, Journal of Membrane Science 209, pp 283-292 117 V.M.Kochkodan, V.K.Sharma (2012), “Graft polymerization and plasma treatment of polymer membranes for fouling reduction A review”, Journal of Environmental Science and Health 47, pp 1713-1727 118 V.Kochkodan, D.J.Johnson, N.Hilal (2014), “Polymeric membranes: Surface modification for minimizing (bio) colloidal fouling”, Advanced in Colloid and Interface Science 206, pp 116-140 119 Vrijenhoek, S.Hong, M.Elimelech (2001), “Influence of membrane surface properties on initial rate of colloidal fouling of reverse osmosis and nanofiltration membranes”, Journal of Membrane Science 188 (1), pp 115-128 120 W.J.Lau, S.Gray, T.Matsuura, D.Emadzadeh, J.P.Chen, A.F.Ismail (2015), “A review on polyamide thin film nanocomposite (TFN) membranes: History, applications, challenges and approaches”, Water Research 80, pp 306-324 121 W.Lau, A.F.Ismail (2009), “Polymeric nanofiltration membranes for textile dye wastewater treatment: Preparation, performance evaluation, transport modelling, and fouling control-a review”, Desalination 245, pp 321-348 122 X.Q.Cheng, Y.Liu, Z.Guo, L.Shao (2015), “Nanofiltration membrane achieving dual resistance to fouling and chlorine for “green” separation of antibiotics”, Journal of Membrane Science 493, pp 156-166 137 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 123 X.F.Shi, G.Tal, N.P.Hankins, V.Gitis (2014), “Fouling and cleaning of ultrafiltration membranes: A review”, Journal of Water Process Engineering 1, pp 121138 124 X.Zhang, D.K.Wang, J.C.D.Costa (2014), “Recent progresses on fabrication of photocatalytic membranes for water treatment”, Catalysis Today 230, pp 47-54 125 X.Lu, L.Liu, B.Yang, J.Chen (2009), “Reuse of printing and dyeing wastewater in processes assessed by pilot scale test using combined biological process and sub-filter technology”, Journal of Cleaner Production 17, pp 111-114 126 X.Lu, L.Liu, R.Liu, J.Chen (2010), “Textile wastewater reuse as an alternative water source for dyeing and finishing processes: A case study”, Desalination 258, pp 229-232 127 Y.H.Teow, B.S.Ooi, A.L.Ahmad, J.K.Lim (2012), “Mixed-matrix membrane for humic acid removal: Influence of different types of TiO2 on membrane morphology and performance”, International Journal of Chemistry Engineering and Applications (6), pp 374-379 128 Y.Mansourpanah, S.S.Madaeni, A.Rahimpour, A.Farhadian, A.H.Taheri (2009), “Formation of appropriate sites on nanofiltration membrane surface for binding TiO2 photo-catalyst: performance, characterization and fouling-resistant capability”, Journal of Membrane Science 330, pp 297-306 129 Y.Mansourpanah, E.Momeni Habili (2013), “Preparation and modification of thin film polyamide membranes with improved antifouling property using acrylic acid and UV irradiation”, Journal of Membrane Science 430, pp 158-166 130 Yamagishi, JV.Crivello, G.Belfort (1995), “Development of a novel photo- chemical technique for modifying poly(arylsulfone) ultrafiltration membrane”, Journal of Membrane Science 105, pp 237-247 138 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 131 Y.Kaiya, Y.Itoh, K.Fujita, S.Takizawa (1996), “Study on fouling materials in the membrane treatment process for potable water”, Desalination 106 (1), pp 71-77 132 Z.Cheng, S.Teoh (2004), “Surface modification of ultra thin poly(-caprolactone) films using acrylic acid and collagen”, Biomaterials 25, pp 1991-2001 139 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com THƠNG TIN VỀ TÁC GIẢ Tác giả Ngơ Hồng Ánh Thu sinh ngày 17 tháng 04 năm 1987, Hà Nội Năm 2009, tác giả nhận Cử nhân Cơng nghệ Hóa học năm 2012, tác giả nhận Thạc sỹ Hóa học khoa Hóa học, trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội hướng dẫn PGS.TS Trịnh Lê Hùng Sau tốt nghiệp Đại học, tác giả làm công tác giảng dạy Bộ môn Cơng nghệ Hóa học, Khoa Hóa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội Tác giả bắt đầu làm nghiên cứu sinh từ tháng 09 năm 2013 thực Luận án hướng dẫn PGS.TS Trần Thị Dung PGS.TS Shinsuke Mori Email: anhthu@hus.edu.vn 140 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com ... qua màng 1.1.3 Màng composit polyamid lớp mỏng (TFC- PA) 1.2 Ứng dụng màng lọc xử lý nước ô nhiễm 1.2.1 Ứng dụng màng xử lý nước ô nhiễm số hợp chất hữu 10 1.2.2 Ứng dụng màng xử lý nước ô nhiễm. .. NGÔ HỒNG ÁNH THU NGHIÊN CỨU BIẾN TÍNH BỀ MẶT MÀNG LỌC COMPOSIT POLYAMID LỚP MỎNG (TFC- PA) VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG MÀNG TRONG XỬ LÝ NƯỚC Ơ NHIỄM Chun ngành: Hóa Mơi trường Mã số: 62440120 LUẬN ÁN TIẾN... tách lọc màng, nay, thách thức lĩnh vực chế tạo màng Với tiêu đề "Nghiên cứu biến tính bề mặt màng lọc composit polyamid lớp mỏng (TFC- PA) khả ứng dụng màng xử lý nước ô nhiễm? ??, Luận án đề cập