Nghiên cứu trùng hợp ghép quang hóa biến tính bề mặt màng lọc polyamit và đánh giá một số đặc tính của màng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN LỜI CẢM ƠN Tr ước tiên, xin gửi lờiNGUYỄN cảm ơn sâuTHỊ sắc MINH tới PGS.PHƯƠNG TS Trần Thị Dung, ThS Ngô Hồng Ánh Thu giao đề tài tận tình hướng dẫn trình thực khóa luận T NGHIÊN CỨU TRÙNG HỢP QUANG ôi xin chân thành cảm ơn thầy cô, anh chịGHÉP bạn công tác tạiHÓA phòng thí nghiệm Nghiên cứu màng lọc, phòng thí nghiệm Hóa môi trường, Bộ môn Công BIẾN TÍNH BỀ MẶT MÀNG LỌC POLYAMIT VÀ nghệ Hóa học – Khoa Hóa học - Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – ĐHQGHN ĐÁNH GIÁ MỘT SỐ ĐẶC TÍNH CỦA MÀNG động viên tạo điều kiện cho trình thực khóa luận Tôi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 28 tháng 05 năm 2014 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Sinh viên Phạm Thị Hậu Hà Nội - 2015 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGUYỄN THỊ MINH PHƯƠNG NGHIÊN CỨU TRÙNG HỢP GHÉP QUANG HÓA BIẾN TÍNH BỀ MẶT MÀNG LỌC POLYAMIT VÀ ĐÁNH GIÁ MỘT SỐ ĐẶC TÍNH CỦA MÀNG Chuyên ngành: Kỹ thuật Hóa học Mã số: 60520301 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Cán hướng dẫn: PGS.TS Trần Thị Dung Hà Nội -2015 LỜI CẢM ƠN Luận văn tốt nghiệp đề tài: “Nghiên cứu trùng hợp ghép quang hóa biến tính bề mặt màng lọc polyamit đánh giá số đặc tính màng” thực Phòng thí nghiệm Màng lọc, Khoa Hóa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên- ĐHQG Hà Nội Tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Trần Thị Dung NCS.ThS Ngô Hồng Ánh Thu, tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho trình thực đề tài Tôi xin cảm ơn Quỹ Phát triển Khoa học Công nghệ Quốc Gia NAFOSTED hỗ trợ kinh phí cho nghiên cứu này, khuôn khổ đề tài NCCB mã số 104.02-2013.42 Tôi xin cảm ơn bạn phòng thí nghiệm màng lọc giúp đỡ suốt trình thực luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2015 HỌC VIÊN Nguyễn Thị Minh Phương MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu chung màng lọc phương pháp tách màng 1.1.1 Các trình màng dùng động lực áp suất 1.1.2 Cơ chế tách qua màng 1.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình tách qua màng 1.1.4 Hiện tượng fouling (tắc màng) yếu tố ảnh hưởng 1.2 Biến tính bề mặt màng lọc 1.2.1 Giảm thiểu fouling phương pháp biến tính bề mặt màng 1.2.2 Các phương pháp biến tính bề mặt màng lọc 10 1.2.3 Trùng hợp ghép quang hóa bề mặt màng lọc xạ tử ngoại 12 1.2.3.1 Trùng hợp ghép quang UV từ xuống 13 1.2.3.2 Trùng hợp ghép quang UV từ lên 13 1.3 Màng lọc compozit polyamit 15 1.4 Axit humic 16 1.5 Mục tiêu nội dung nghiên cứu luận văn 17 CHƯƠNG ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 18 2.1 Hóa chất, dụng cụ, thiết bị 18 2.1.1 Hóa chất 18 2.1.2 Dụng cụ thiết bị 18 2.2 Phương pháp nghiên cứu 20 2.2.1 Trùng hợp ghép quang hóa biến tính bề mặt màng 20 2.2.2 Đánh giá đặc tính màng lọc 22 2.2.2.1 Đánh giá tính lọc màng 22 2.2.2.2 Đánh giá đặc tính bề mặt màng 24 CHƯƠNG KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN 27 3.1 Xây dựng đường chuẩn xác định nồng độ axit humic nước 27 3.2 Trùng hợp ghép biến tính bề mặt màng BW30 với poly(etylen)glycol 28 3.2.1 Đặc tính bề mặt màng trùng hợp ghép với PEG 28 3.2.1.1 Phổ hồng ngoại phản xạ 28 3.2.1.2 Ảnh chụp AFM 31 3.2.1.3 Độ thấm nước màng 32 3.2.2 Tính lọc tách axit humic 33 3.2.2.1 Ảnh hưởng thời gian trùng hợp ghép PEG xạ UV 36 3.2.2.2 Ảnh hưởng nồng độ PEG 37 3.2.1.3 Khả chống tắc (antifouling) 39 3.3 Trùng hợp ghép quang hóa biến tính bề mặt màng với axit acrylic 41 3.3.1 Đặc tính bề mặt màng 41 3.2.2.1 Phổ hồng ngoại phản xạ 41 3.3.1.2 Ảnh chụp AFM 43 3.3.1.3 Độ thấm nước màng 44 3.3.2 Tính lọc tách axit humic 45 3.3.2.1 Ảnh hưởng thời gian trùng hợp ghép AA xạ UV 46 3.3.2.2 Ảnh hưởng nồng độ dung dịch AA 48 3.2.2.3 Khả chống tắc (antifouling) 49 KẾT LUẬN 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO 52 PHỤ LỤC 56 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Giới hạn tách loại màng lọc dùng động lực áp suất Hình 1.2 Cấu tạo màng compozit lớp mỏng 16 Hình 1.3 Phản ứng trùng hợp qua bề mặt phân giới tạo màng TFC 17 Hình 2.1 Sơ đồ thiết bị lọc màng Osmonic 20 Hình 2.2 Sơ đồ hệ thiết bị trùng hợp ghép quang hóa bề mặt màng 21 Hình 3.1 Đường chuẩn xác định hàm lượng axit humic (đo UV) 27 Hình 3.2 Đường chuẩn xác định hàm lượng axit humic (đo TOC) 27 Hình 3.3 Phổ hồng ngoại phản xạ màng BW30 (unmodified) màng trùng hợp ghép PEG600 khoảng thời gian khác (a) UV phút, (b) UV phút, (c) UV phút, (d) UV phút (e) UV 10 phút 29 Hình 3.4 Phổ hồng ngoại phản xạ màng BW30 màng trùng hợp ghép sử dụng dung dịch PEG600 nồng độ (f) 10 g/L, (g) 20 g/L, (h) 30 g/L, (i) 40 g/L (k) 50 g/L 30 Hình 3.5 Ảnh chụp AFM bề mặt màng BW30 màng BW30- PEG 31 Hình 3.6 So sánh độ thấm nước (Jw/Jwo) màng BW30 màng trùng hợp ghép với PEG 32 Hình 3.7 Tính tách lọc AH màng BW30 số màng biến tính trùng hợp ghép bề mặt với PEG 34 Hình 3.8 Lượng AH bị hấp phụ bề mặt màng sau lọc 35 Hình 3.9 Bề mặt màng sau lọc dung dịch AH 35 Hình 3.10 Ảnh hưởng thời gian trùng hợp ghép PEG xạ UV 36 Hình 3.11 Ảnh hưởng nồng độ dung dịch PEG 38 Hình 3.12 Mức độ trì suất lọc theo thời gian màng 40 Hình 3.13 Hệ số FRw màng BW30 màng trùng hợp ghép với PEG 40 Hình 3.14 Phổ hồng ngoại phản xạ màng BW30 màng trùng hợp ghép với AA: (a) 1min, (b) 3min, (c) 5min, (d) 10 g/L, (e) 30 g/L and (f) 50 g/L 42 Hình 3.15 Ảnh chụp AFM bề mặt màng BW30 màng trùng hợp ghép với AA 43 Hình 3.16 So sánh độ thấm nước màng BW30 màng BW30-AA 44 Hình 3.17 Tính lọc tách AH màng BW30 số màng BW30-AA 45 Hình 3.18 So sánh lượng AH bị hấp phụ bề mặt màng sau lọc 46 Hình 3.19 Ảnh hưởng thời gian trùng hợp ghép AA xạ UV 47 Hình 3.20 Ảnh hưởng nồng độ axit acrylic dung dịch 48 Hình 3.21 So sánh mức độ trì suất lọc theo thời gian màng 49 Hình 3.22 Hệ số FRw màng BW30 màng trùng hợp ghép với AA 50 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 So sánh vi lọc, siêu lọc, lọc nano, thẩm thấu ngược Bảng 3.1 Độ thô nhám bề mặt màng trước sau trùng hợp ghép với PEG 31 Bảng 3.2 Giá trị góc thấm ướt màng BW30 màng BW30-PEG 32 Bảng 3.3 Độ thô nhám bề mặt màng trước sau trùng hợp ghép với AA 43 Bảng 3.4 Giá trị góc thấm ướt màng BW30 màng BW30-AA 44 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Chữ đầy đủ AA Axit Acrylic AH Axit Humic PA Polyamit PEG Poly(etylen)glycol TOC Total Organic Carbon TFC Thin Film Composite UV Ultra Visible Luận văn Thạc sĩ Khoa học Hình 3.14 Phổ hồng ngoại phản xạ màng BW30 màng trùng hợp ghép với AA: (a) 1min, (b) 3min, (c) 5min, (d) 10 g/L, (e) 30 g/L, (f) 50 g/L Nguyễn Thị Minh Phương 42 K24 - Kỹ thuật Hóa học Luận văn Thạc sĩ Khoa học 3.3.1.2 Ảnh AFM Kết chụp hiển vi lực nguyên tử (Hình 3.15) cho thấy cấu trúc hình thái bề mặt màng thay đổi sau trùng hợp ghép với AA Độ thô nhám bề mặt màng trùng hợp ghép giảm so với màng ban đầu (Bảng 3.3.), với giá trị Ra Rms màng 253 nm 305 nm giảm xuống 135 nm 169 nm sau trùng hợp ghép bề mặt BW30 BW30-10AA-UV1min BW30-10AA-UV5min Hình 3.15 Ảnh chụp AFM bề mặt màng BW30 màng trùng hợp ghép với AA Bảng 3.3 Độ thô nhám bề mặt màng trước sau trùng hợp ghép với AA Màng Ra (nm) Rms (nm) Màng BW30 253 305 Màng BW30-10AA- UV1min 168 215 Màng BW30-10AA-UV5min 135 169 Nguyễn Thị Minh Phương 43 K24 - Kỹ thuật Hóa học Luận văn Thạc sĩ Khoa học Bảng 3.4 Giá trị góc thấm ướt màng BW30 màng BW30-AA Màng Ảnh góc tiếp xúc Giá trị góc thấm ướt BW30 51.0079o BW30-AA 22.4980o (AA10g/L,UV 7min) Bảng 3.4 kết đo góc thấm ướt bề mặt màng trước sau trùng hợp ghép với AA Kết cho thấy góc tiếp xúc nước bề mặt màng giảm từ 510 xuống khoảng 22.50 sau trùng hợp ghép với AA, có mặt nhóm chức C=O OH axit cacboxylic bề mặt màng, làm cho bề mặt màng trở nên ưa nước 3.3.1.3 Độ thấm nước màng Hình 3.16 kết so sánh độ thấm nước chuẩn màng trước sau trùng hợp ghép bề mặt với AA điều kiện khác Kết thu cho thấy hầu hết màng sau trùng hợp ghép bề mặt với AA có độ thấm nước cao so với màng (15-23%) Hình 3.16 So sánh độ thấm nước màng BW30 màng BW30-AA Nguyễn Thị Minh Phương 44 K24 - Kỹ thuật Hóa học Luận văn Thạc sĩ Khoa học 3.3.2 Tính lọc tách axit humic Kết đánh giá độ lưu giữ suất lọc trung bình màng màng trùng hợp ghép thể Hình 3.17 cho thấy, độ lưu giữ màng trùng hợp ghép AA trì tương đương tăng lên so với màng ban đầu, độ lưu giữ axit humic tăng từ 63 lên 83% (đo TOC) từ 93% lên 99.6% (đo UV) Năng suất lọc trung bình màng trùng hợp ghép tăng rõ rệt (từ 25-30%) so với màng ban đầu Kết so sánh lượng AH bị hấp phụ lên màng sau lọc (Hình 3.18) cho thấy lượng AH hấp phụ lên màng giảm so với màng ban đầu Hình 3.17 Tính lọc tách AH màng BW30 số màng BW30-AA Nguyễn Thị Minh Phương 45 K24 - Kỹ thuật Hóa học Luận văn Thạc sĩ Khoa học Hình 3.18 Lượng AH bị hấp phụ bề mặt màng sau lọc Để đánh giá ảnh hưởng điều kiện trùng hợp ghép AA đến tính lọc tách màng, trình trùng hợp ghép thực điều kiện khác nhau, nồng độ AA thay đổi khoảng từ đến 30 g/L thời gian trùng hợp khoảng từ đến 10 phút xạ UV Kết đánh giá ảnh hưởng điều kiện trùng hợp ghép trình bày Hình 3.19 Hình 3.20 3.3.2.1 Ảnh hưởng thời gian trùng hợp ghép AA xạ UV Kết thực nghiệm cho thấy, với nồng độ AA, suất lọc trung bình màng có khuynh hướng tăng rõ rệt (cao 20-30% so với màng nền) khoảng thời gian trùng hợp phút, sau tăng chậm lại không thay đổi, chí giảm nhẹ thời gian trùng hợp kéo dài đến 10 phút (tuy cao so với màng ban đầu) Sở dĩ hình thành lớp polyme ghép bề mặt màng, làm cho bề mặt màng trở nên ưa nước hơn, đồng thời hấp phụ AH bề mặt màng trình lọc giảm xuống, suất lọc trung bình màng tăng Sự suy giảm suất lọc màng thời gian trùng hợp kéo dài tăng trở khối thủy lực chiều dày lớp ghép tăng Kết thực nghiệm cho thấy, độ lưu giữ RUV màng tăng nhẹ tương đương màng nền, độ lưu giữ RTOC tăng mạnh (từ 63 lên > 80%) theo thời gian trùng hợp vòng 3-5 phút, sau gần không đổi Nguyễn Thị Minh Phương 46 K24 - Kỹ thuật Hóa học Luận văn Thạc sĩ Khoa học Hình 3.19 Ảnh hưởng thời gian trùng hợp ghép AA xạ UV Nguyễn Thị Minh Phương 47 K24 - Kỹ thuật Hóa học Luận văn Thạc sĩ Khoa học 3.3.2.2 Ảnh hưởng nồng độ dung dịch AA Hình 3.20 Ảnh hưởng nồng độ axit acrylic dung dịch Nguyễn Thị Minh Phương 48 K24 - Kỹ thuật Hóa học Luận văn Thạc sĩ Khoa học Kết khảo sát (Hình 3.20.) với khoảng thời gian trùng hợp, nồng độ dung dịch AA thay đổi từ đến 20 g/L cho thấy, suất lọc trung bình màng tăng mạnh so với màng BW30, cao từ 20-30% Độ lưu giữ RUV hầu hết màng biến tính tương đương so với màng nền, độ lưu giữ RTOC tăng rõ rệt (từ 63 lên 78- 80%) 3.2.2.3 Khả chống tắc (antifouling) Kết đánh giá mức độ trì suất lọc theo thời gian màng màng trùng hợp ghép với AA đưa Hình 3.21 cho thấy, hầu hết màng sau trùng hợp ghép có mức độ trì suất lọc cao so với màng Sau 60 phút lọc, suất lọc màng không trùng hợp ghép bề mặt giảm khoảng 80 %, suất lọc màng trùng hợp ghép trì khoảng 85-87 % Kết đánh giá hệ số fouling bất thuận nghịch FRw (Hình 3.22.) cho thấy màng sau trùng hợp ghép có hệ số FRw nhỏ so với màng ban đầu Hình 3.21 So sánh mức độ trì suất lọc theo thời gian màng Nguyễn Thị Minh Phương 49 K24 - Kỹ thuật Hóa học Luận văn Thạc sĩ Khoa học Hình 3.22 Hệ số FRw màng BW30 màng trùng hợp ghép với AA Từ kết thực nghiệm thu rút số nhận xét sau: Quá trình trùng hợp ghép quang hóa AA lên bề mặt màng lọc polyamit BW30 làm thay đổi đặc tính bề mặt tính tách lọc màng axit humic môi trường nước Bề mặt màng trở nên ưa nước hơn, độ thô nhám bề mặt màng giảm xuống so với màng ban đầu, tính tách lọc màng nâng lên với trì suất lọc cao khả phục hồi suất lọc tốt so với màng không biến tính bề mặt Trong nghiên cứu này, so sánh đặc tính màng trùng hợp ghép với PEG với AA, thấy hai trường hợp độ lưu giữ màng sau biến tính tương đương tăng lên so với màng ban đầu, độ lưu giữ RUV tăng nhẹ từ 93 lên 95-98%, độ lưu giữ RTOC tăng mạnh từ 63 lên khoảng 80% Độ thấm nước suất lọc trung bình màng trùng hợp ghép với AA tăng nhiều so với màng trùng hợp ghép PEG Tuy nhiên, mức độ trì suất lọc màng trùng hợp ghép với PEG cao so với màng trùng hợp ghép AA Nguyễn Thị Minh Phương 50 K24 - Kỹ thuật Hóa học Luận văn Thạc sĩ Khoa học KẾT LUẬN Sau tiến hành nghiên cứu số điều kiện biến tính bề mặt màng lọc polyamit BW30 phương pháp trùng hợp ghép quang hóa với poly(etylen)glycol axit acrylic xạ UV phương pháp ngâm chìm, từ kết thực nghiệm thu rút số kết luận sau: Đặc tính bề mặt màng PA thay đổi sau trùng hợp ghép quang hóa với PEG AA Phổ hồng ngoại phản xạ cho thấy xuất tăng cường nhóm chức OH C=O bề mặt màng sau trùng hợp ghép Phép đo hiển vi lực nguyên tử cho thấy bề mặt màng trở nên trơn nhẵn với giá trị Ra Rms giảm mạnh so với màng Bề mặt màng sau trùng hợp ghép ưa nước với góc thấm ướt giảm mạnh sau trùng hợp ghép với PEG AA Độ thấm nước màng sau trùng hợp ghép tăng 20-25% (trùng hợp ghép với PEG) tăng 15-20 % (trùng hợp ghép với AA) so với màng ban đầu Độ lưu giữ màng với axit humic sau trùng hợp ghép cao so với màng nền, thành phần hữu trọng lượng phân tử lớn độ lưu giữ (R UV) tăng nhẹ từ 93 lên 95-98%, với thành phần hữu có trọng lượng phân tử thấp độ lưu giữ (RTOC) tăng từ khoảng 60 lên 80% Năng suất lọc trung bình màng sau trùng hợp ghép bề mặt nâng lên rõ rệt so với màng nền, cao 10-18% (với PEG) 25-30% (với AA) Khả chống tắc màng sau trùng hợp ghép bề mặt cải thiện đáng kể, với độ giảm suất lọc chậm khả phục hồi suất lọc tốt so với màng ban đầu Nguyễn Thị Minh Phương 51 K24 - Kỹ thuật Hóa học Luận văn Thạc sĩ Khoa học TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Ngô Hồng Ánh Thu, Đỗ Đình Khải, Trần Thị Dung (2015), “Đánh giá số tiêu tách lọc màng polyamid BW30 sau trùng hợp ghép quang hóa bề mặt”, Tạp chí Khoa học Công nghệ Việt Nam, (4), 12-17 Ngô Hồng Ánh Thu, Đoàn Thị Hòa, Trần Thị Dung (2015), “Các đặc tính màng compozit BW30 trùng hợp ghép quang hóa với anhydrit maleic”, Tạp chí hóa học, 53 (4e1), 113-116 Trần Thị Dung, Ngô Hồng Ánh Thu, Cù Thị Vân Anh (2015), “Trùng hợp ghép quang hóa bề mặt màng lọc nano TW30”, Tạp chí Phân tích Hóa, Lý Sinh học, 20 (1), 37-43 Tiếng Anh A.S Al-Amoudli, R.W Lovitt (2007), “Fouling strategies and the cleaning system of NF membranes and factors affecting cleaning efficiency”, J Memb Sci., (303), 4–28 B Dong, H Jiang, S Manolache, A.C Lee Wong and F.S Denes (2007), “Plasma-mediated grafting of poly(ethylene glycol) on polyamide and polyester surfaces and evaluation of antifouling ability of modified substrates”, Langmuir (23), 7306–7313 Dattatray S.Wavhal, Ellen R.Fisher (2002), “Hydrophilic modification of polyethersulfone membranes by low temperature plasma-induced graft polymerization”, Journal of Membrane Science 209, pp 255-269 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 osmosis membrane with superior anti-organic fouling affinity for water desalination”, Desalination 368, pp 106-113 E.M Vrijenhoek, S Hong and M Elimelech (2001), “Influence of membrane surface proper-ties on initial rate of colloidal fouling of reverse osmosis and nanofiltration membranes”, J Memb Sci., (188), 115–128 Escobar, I.C., Hoek, E.M., Gabelich, C.J., (2005), “Committee report: recent advances and research needs in membrane fouling”, J Am Water Works Assoc., (97), 79-89 Nguyễn Thị Minh Phương 52 K24 - Kỹ thuật Hóa học Luận văn Thạc sĩ Khoa học 10 E.M Van Wagner, A.C Sagle, M.M Sharma, Y-H La, B.D Freeman (2011), “Surface modification of commercial polyamide desalination membranes using poly(ethylene glycol) diglycidyl ether to enhance membrane fouling resistance”, J Membr Sci., (367), 273-287 11 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 12 Elizabeth M.Van Wagner, Alyson C.Sagle, Mukul M.Sharma, Young-Hye La, Benny 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 13 Figoli A., De Luca G., Longavita E., and Drioli E (2007), “PEEKWC Capsules Prepared by Phase Inversion Technique: A Morphological and Dimensional Study”, Separation Science and Technology, Vol 42, 2809 – 2827 14 Flemming, H.C (1997), “Reverse osmosis membrane biofouling”, Exp.Therm Fluid Sci., (14), 382-391 15 Flemming H.C., Schaule G., Griebe T., Schmitt J and Tamachkisrowwa A (1997), “Biofouling – The Achilles heel of membrane processes”, Desalination, (113), 215-225 16 H Yamagishi, J.V Crivello and G Belfort (1995), “Development of a novel photochemical technique for modifying poly(arylsulfone) ultrafiltration membranes”, J Memb Sci., (105), 237–248 17 Hasson, D., Drak, A and Semiat, R (2001), “Inception of CaSO4 scaling on RO membranes at various water recovery levels”, Desalination, (139), 73-81 18 Hilal, N., Al-Khatib, L., Al-Zhoubi, H., Nigmatulin, R (2005), “Atomic force microscopy study of membranes modified by surface grafting of cationic polyelectrolyte”, Desalination, (184), 45-55 19 Hong, S and Elimelech, M (1997), “Chemical and physical aspects of natural organic matter (NOM) fouling of nanofiltration membranes”, J Membr Sci., (132), 159-181 Nguyễn Thị Minh Phương 53 K24 - Kỹ thuật Hóa học Luận văn Thạc sĩ Khoa học 20 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 21 I Gancarz, J Bryjak, M Bryjak and G Pozniak (2003), “Plasma modified polymes as a sup-port for enzyme immobilization Allyl alcohol plasma”, Eur Polym J, (39), 1615–1622 22 J Pieracca, J.V Crivello, G Belfort (1999), “Photochemical modification of 10 kDa polyethersulfone ultrafiltration membranes for reduction of biofouling”, J Membrane Sci., (156), 223-24022 23 Kato K Uchida E., Kang E.T., Uyama Y and Ikada Y (2003) “Polymer surface with graft chains”, Prog Polym Sci., (28), 209-259 24 Kimura, K., Hane, Y., Watanabe, Y., Amy, G and Ohkuma, N (2004), “Irreversible membrane fouling during ultrafiltration of surface water” Water Res (38), 3431-3441 25 Killduff, J.E., Mattaraj, S., Pieracci, J.P Belfort (2000), “Photochemical modification of poly(ether sulfone) and sulfonated poly(sulfone) nanofiltration membranes for control of fouling by natural organic matter”, Desalination, (132), 133-142 26 Mazrul N Abu Seman, Mohamed, Khayet, and Nidal Hilal (2012), “Membrane Modification: Technology and Applications: Development of Antifouling Properties and Performance of Nanofiltration Membranes by Interfacial Polymerization and Photografting Techniques”, CRC Press Taylor & Fracis Group, 119-153 27 N Hilal, L Al-Khatib, B.P Atkin, V Kochkodan, N Potapchenko (2003), “Photochemical modification of membrane surfaces for (bio)fouling reduction: a nano-scale study using AFM”, Desalination, (158), 65-72 28 Pieracci J., Wood D.W., Crivello J.V and Belfort G (2000), “UV-assisted graft polymerization of N-vinul-2-pyrrolidone onto poly(ether sulfone) ultrafiltration membranes: Comparison of dip versus immersion modification techniques”, Chem Mater, (12), 2123-2133 29 Potts, D.E., Ahlert, R.C and Wang, S.S (1981), “A critical review of fouling of reverse osmosis membranes” Desalination, (36), 235-264 30 Ridgway H.F., Rigby M.G and Argo D.G (1984), “Adhesion of a Mycobacterium sp to cellulose diacetate membranes used in reverse osmosis” Appl Environ, Microbiol, (47), 202-218 Nguyễn Thị Minh Phương 54 K24 - Kỹ thuật Hóa học Luận văn Thạc sĩ Khoa học 31 Viatcheslav Freger*, Jack Gilson, Sofia Belfer (2002), “TFC polyamide membranes modified by grafting of hydrophilic polymer: an FT-IR/AFM/TEM study”, Journal of Membrane Science, (209), 283-292 32 Van de Lisdonk, C.A.C., Van Paassen, J.A.M and Schippers, J.C (2000), “Monotoring scaling in nanofiltration and reverse osmosis membrane systems”, Desalination, (132), 101-108 33 Victor Kochkodan (2012), “Membrane Modification: Technology and Applications: Reduction of Membrane Fouling by Polymer Surface Modification”, CRC Press Taylor & Fracis Group, 42-45 34 Vrouwenvelder H.S., van Paasen J.A.M., Folmer H.C., Hofman J.A.M.H., Nederlof M.M and van der Kooij D (1998) “Biofouling of membranes for drinking water production”, Desalination, (118), 157-166 35 Yang B and Yang W (2003), “Photografting modification of PET nucleopore membranes”, J Macromol Sci A Pure Appl Chem A (40), 309-320 36 Zhao B and Brittain WW.J (2000), “Polymer brushes: surface-immobilized macromolecules”, Pro Polym Sci (25), 677-710 Nguyễn Thị Minh Phương 55 K24 - Kỹ thuật Hóa học Luận văn Thạc sĩ Khoa học PHỤ LỤC: Bài báo (Trích từ Tạp chí Phân tích Hóa, Lý Sinh học- Tập 20, số 4/2015, trang 227-282) Nguyễn Thị Minh Phương 56 K24 - Kỹ thuật Hóa học [...]... này Việc biến tính bề mặt màng có thể làm thay đổi các đặc tính bề mặt như tính ưa nước, độ thô nhám hay điện tích bề mặt vv , làm tăng năng suất lọc và khả năng chống tắc mà không làm thay đổi tính chất hay cấu trúc bên trong của vật liệu màng Trong đề tài luận văn Nghiên cứu trùng hợp ghép biến tính bề mặt màng lọc polyamit và đánh giá một số đặc tính của màng “, bề mặt màng lọc composit polyamit. .. trình bày một số kết quả nghiên cứu biến tính bề mặt màng lọc compozit lớp mỏng polyamit (Filmtec BW30) bằng phương pháp trùng hợp ghép quang hóa với poly(etylen)glycol (PEG) và axit acrylic (AA) dưới bức xạ UV bằng phương pháp ngâm chìm, đánh giá ảnh hưởng của việc biến tính bề mặt đến sự thay đổi một số đặc tính bề mặt và tính năng tách lọc cũng như khả năng chống tắc (antifouling) của màng, với... gian trùng hợp Khi được kích thích bởi bức xạ tử ngoại, trên bề mặt màng sẽ xuất hiện các gốc tự do, monome sẽ được trùng hợp ghép vào vị trí của các gốc tự do này và tạo thành một lớp polyme ghép trên bề mặt màng lọc, làm thay đổi tính chất của màng Chiều dài của mạch ghép, mức độ chặt khít của lớp ghép phụ thuộc vào các điều kiện tiến hành trùng hợp Nói chung, việc biến tính bề mặt màng bằng trùng hợp. .. Kỹ thuật Hóa học Luận văn Thạc sĩ Khoa học Phản ứng trùng hợp ghép giữa bề mặt màng PA với AA có thể xảy ra như sau: 2.2.2 Đánh giá đặc tính màng lọc 2.2.2.1 Đánh giá tính năng lọc của màng Màng sau khi được biến tính được lắp đặt vào hệ thống lọc, các thí nghiệm đánh giá tính năng lọc tách của màng được thực hiện trên thiết bị thử màng phòng thí nghiệm, áp suất lọc 15 bar, diện tích màng lọc là 1,59... màng được biến tính đồng thời, một màng đem khảo sát tính lọc, một màng sấy khô để xác định lượng polyme/monomer hấp thụ lên bề mặt màng Hình 2.2 mô tả hệ thiết bị trùng hợp ghép quang hóa bề mặt màng dưới bức xạ tử ngoại Đèn UV Dung dịch monome Màng lọc Đĩa Petri Hình 2.2 Sơ đồ hệ thiết bị trùng hợp ghép quang hóa bề mặt màng Phản ứng trùng hợp ghép giữa bề mặt màng PA với PEG có thể xảy ra như sau:... học Luận văn Thạc sĩ Khoa học biến tính bề mặt bằng kỹ thuật trùng hợp ghép có khả năng chống fouling tốt hơn so với màng nền ban đầu Cho đến nay, việc nghiên cứu biến tính bề mặt màng lọc polyme là một vấn đề thu hút được sự quan tâm của nhiều nhà nghiên cứu trong lĩnh vực chế tạo màng do những ưu thế đặc biệt của phương pháp này 1.2.3 Trùng hợp ghép quang hóa bề mặt màng lọc dưới bức xạ tử ngoại Tia... không nhiều để biến tính bề mặt màng [23, 36] 1.2.3.2 Trùng hợp ghép quang hóa từ dưới lên So với phương pháp trùng hợp ghép từ trên xuống, phương pháp trùng hợp ghép từ dưới lên được sử dụng rộng rãi để biến tính bề mặt nhiều loại màng lọc Nguyễn Thị Minh Phương 13 K24 - Kỹ thuật Hóa học Luận văn Thạc sĩ Khoa học polyme khác nhau [25, 35] Nói chung, màng biến tính bề mặt bằng trùng hợp ghép từ dưới... bề mặt màng cũng là một trong những giải pháp hạn chế hiện tượng tắc màng trong quá trình lọc Để có thể nâng cao tính năng tách lọc và giảm thiểu sự tắc màng, cần cải thiện được các tính chất bề mặt của màng như tính ưa nước, điện tích bề mặt và độ thô nhám Quá trình này có thể thực hiện bằng phương pháp biến tính bề mặt màng 1.2 Biến tính bề mặt màng lọc 1.2.1 Giảm thiểu fouling bằng phương pháp biến. .. nghiên cứu 2.2.1 Trùng hợp ghép quang hóa biến tính bề mặt màng Màng nền polyamit (Filmtec BW30) được cắt thành các tấm nhỏ có kích thước thích hợp, rửa sạch màng bằng dung dịch isopropanol (25 % v/v) và ngâm màng trong nước tinh khiết cho đến khi sử dụng Bề mặt màng được biến tính bằng phương pháp trùng hợp ghép dưới bức xạ tử ngoại Poly(etylen)glycol PEG600 và axit acrylic được sử dụng để trùng hợp. .. đi đáng kể Việc biến tính bề mặt màng có thể nâng cao được tính năng tách và giảm thiểu mức độ tắc màng Cho đến nay đã có một số công trình nghiên cứu về khả năng nâng cao đặc tính bề mặt và tính năng tách cho màng TFC bằng phương pháp trùng hợp ghép bề mặt Kết quả cho thấy màng TFC sau khi biến tính bề mặt trong các điều kiện thích hợp có tính năng tách tốt hơn so với màng ban đầu [1,2,3, 22, 27]