Nghiên cứu chế tạo màng siêu lọc tách và làm giàu protein

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC T ự NHIÊN ỉjc sỊc 5ị5 íỊ??Ỉ55jc ĐỂ TÀI: NGHIÊN CỨU CHÊ TẠO MÀNG SIÊU LỌC TÁCH VÀ LÀM GIÀU PROTEIN MÃ SỐ: Q T - - CHỦ TRÌ ĐỂ TÀI: TH.S TRẤN THỊ DUNG Đ A | H O C Q U Ố C G I A MÀ M Ô I Ỉ R U N G T m ' H Q n G J i m t h , /i Ện D ĩ / HÀ NỘI - 2006 < ; ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC T ự NHIÊN íH5|í&íH5h^5^5Hs^5 ĐỂ TÀI: NGHIÊN CỨU CHÊ TẠO MÀNG SIÊU LỌC TÁCH VÀ LÀM GIÀU PROTEIN MÃ SỐ: QT - 06 - 21 Chủ trì đé tài: ThS Trán Thị Dung Các cán tham gia: CN Vũ Quỳnh Thương CN Trần Hữu Tiến HÀ NỘI - 2006 Báo cáo tóm tắt a Tên đê tài Nghiên cứu chế tạo màng siêu lọc tách làm giàu protein (Mã số: QT - - ) b Chủ tri đ ề tài: Th.s Trần Thị Dung c Các cán tham gia: CN Vũ Quỳnh Thương CN Trần Hữu Tiến d Mục tiêu nội dung nghiên cứu Chế tạo màng siêu lọc từ vật liệu polyacrylonitrile bàng phương pháp đảo pha đông tụ, màng dùng để tách protein dung dịch Khảo sát ánh hưởng điều kiện chế tạo đến câu trúc tính chất tách cua màng siêu lọc polyacrylonitrile Nghiên cứu biến tính bề mặt màng plasma nhiệt độ thấp nhằm nâng cao hiệu tách protein màng e Các kết đạt Màng siêu lọc polyacrylonitrile có khả tách protein dung dịch Các điều kiện tạo màng nồng độ polyme dung dịch, thời gian bay dung môi, môi trường đơng tụ thành phần dung dịch có ánh hưởng mạnh đến tách protein màng Quá trình xử lý bề mặt màng kỹ thuật plasma nhiệt độ thấp điều kiện thích hợp làm tăng suất lọc màng Mội số kết nghiên cứu cua đề tài trình bày khố luận tốt nghiệp hệ đại học qui sinh viên Trần Hữu Tiến (K47B ngành Cơng nghệ hố học) Hai báo với nội dung có liên quan đến số kết nghiên cứu đề tài đăng Tạp chí Hố học tron2 nước Tạp chí quốc tế Thin Solid Films (Xin xem phần phụ lục) / Tình hình kinh ph í đề tài Tồn kinh phí 15 triệu đồng chi cho việc triển khai để tài KHOA QUẢN LÝ CHỦ TRÌ ĐỂ TÀI (Ký ghi rỏ họ tên) (Ký ghi rõ họ tén) I IẤ ỉ Ị^ lẬ iỉ [U m TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC T ự NHIÊN Summary a Subject: Preparation of ultrafiltration membranes for separation of protein b Director: M.Sc Tran Thi Dung c Participants' B.Sc Vu Quynh Thuong B Sc Tran Huu Tien (t Objectives and contents + Preparation o f ultrafiltration membranes for separation of protein using phase inversion method + Investigation o f influence of preparation conditions on characteristics o f ultrafiltration membranes prepared from polyacrylonitrile + Modification o f membrane surfaces by low-temperature plasma treatment to improve membrane separation performance e Obtained results Ultrafiltration membranes prepared from polyacrylonitrile material can reject protein from feed solution Separation capacity o f membranes depends highly on preparation conditions such as concentration o f polymer solution solvent evaporation time, coagulation medium, casting solution composition and etc The experimental results indicated that polyacrvionitrile ultrafiltration membranes have an asymmetric structure with ultrathin dense top layer located onto porous support layer Membrane skin pore size and the thickness o f top-layer as well as the sublayer porosity depend highly on preparation conditions These ultrafiltration membranes can reject protein from feed solution with a good flux also Plasma treatments o f membrane surfaces can improve the separation capacity o f membranes with the increase o f flux meanwhile its protein rejection is almost maintained Some obtained results of this subject were given in the bachelor graduate thesis o f a student (Tran Huu Tien, K47B, Department o f Chemical Technology, Faculty o f Chemistry, Hanoi University o f Science, 2005) Two papers whose contents concerning with some results o f this subject had been published in National Journal o f Chemistry and International Journal Thin Solid Films (Please see an appendix) M ỤC LỤC Trang I Mở đầu II Nội dung nghiên cứu đề tài III Kết nghiên cứu 10 3.1 Chế tạo màng phương pháp đáo pha đơng tụ 10 3.2 Biến tính bề mặt màng bàng plasma nhiệt độ thấp 16 IV Kết luận 19 Tài liệu tham kháo 19 Phụ lục I MỞ ĐẨƯ u điểm phương pháp tách bàng màng tách cấu tử có kích thước từ cỡ hạt tới cỡ ion mà không cần phải sử dụng thêm hoá chất khác cấu tử cần tách không phái chuyển pha Điều có ý nghĩa đặc biệt quan trọng cơng nghiệp thực phẩm cơng nghệ sinh học sản phẩm cúa q trình tách qua màng khơng bị biến đổi tính chất giữ thành phẩn tự nhiên Trong lĩnh vực này, phương pháp lọc màng ứng dụng để sản xuất nước uống vồ trùng, lọc cô đặc nước quá, lọc vô trùng rượu bia, nước giải khát, làm giàu khoáng chất protein sữa, làm giàu hàm lượng đạm số loại thực phẩm dược phám [1] Màng siêu lọc chế tạo từ loại vật liệu polyme loại màng sử dụng phố biến Việc lựa chọn vật liệu điều kiện chế tạo giữ vai trò quan trọng định cấu trúc tính lọc cứa màng hình thành [1, 2] Bên cạnh phương pháp chế tạo màng thông thường, năm gần đây, việc biến tính bể mặt màng bàng số kỹ thuật trùng hợp ghép (graft polymerization), trùng hợp quang hoá (photon-induced graft polymerization), xử lý bề mặt màng bàng plasma nhiệt độ thấp (lowtemperature plasma modification) vv nghiên cứu nhằm nâng cao tính tách loại màng lọc polymer [3-15] Trong đề tài tiến hành nghiên cứu chế tạo màng siêu lọc tách protein dung dịch từ vật liệu polyacrylonitrile phương pháp đáo pha kháo sát ánh hưởng cùa điểu kiện chế tạo đến tính chất tách cua màng bước đáu nghiên cứu xử lý bề mặt màng đáo pha băng kỷ thuật plasma nhiệt độ thấp đế nâng cao suất lọc cúa màng Chúng xin chân thành cám ƠI1 Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Phòng Khoa học Cơng nghệ, Khoa Hố học Trung tâm màng lọc trườnơ ĐHKH Tự nhiên GS Masaaki Suzuki, Bộ môn Cơng nghệ hố học, Khoa Cơng nghệ, Viện Cơng nghệ Tokyo tạo điéu kiện thuận lợi đê đề tài nshiẽn cứu thực II NỘI DƯNG NGHIÊN c ứ u CHÍNH CỦA ĐỂ TÀI 2.1 Chẽ tạo màng polyacrylonitrile phương pháp đảo pha đỏng tụ Polyacrylonitrile có trọng lượng phân tử 30.000 dalton hồ tan dung môi NJN - dimethylformamide với nồng độ khác Dung dịch sau trải thành lớp mỏng (dày 350 1-im), tiến hành cho bay dung môi khoảng thời gian xác định đưa vào mơi trường đồng tụ thích hợp Màng hình thành rửa sạch, làm khỏ chụp ánh cấu trúc qua kính hiến vi điện tử quét (SEM) Tính chất tách cua màng xác định bàng khả tách protein dung dịch (albumin trứng có trọng lượng phân tử trung bình 60.000 dalton pha dung dịch đệm photphat pH = 6.8) Nồng độ protein dung dịch tách dịch lọc xác định bàng phương pháp Biure Kết thực nghiệm cho thấy màng siêu lọc polyacrylonitrile chế tạo phương pháp đáo pha có cấu trúc bất đôi xứng với lớp hoạt động đặc khít lớp đỡ xốp (kiểu finger) Chiều dày lớp hoạt động, kích thước lỗ bề mặt độ xốp màng thay đổi theo điều kiện chế tạo Màng có tách protein dung dịch tính tách màng phụ thuộc mạnh vào điều kiện chế tạo 2.2 Khảo sát ảnh hưởng thông số chế tạo đến câu trúc tính chất màng hình thành Các thơng số chế tạo màng kháo sát bao gồm: nồng độ polyme dung dịch tạo màng, thời gian bay dung môi nhiệt độ môi trường đông tụ Ánh hưởng thơng số đến tính chất tách màng hình thành đánh giá qua đại lượng độ lưu giữ, suất lọc hệ số làm giàu protein (tính cho lm màng lọc với 100 lit dung dịch protein đồng 2.3 Biến tính bé mật màng băng kỹ thuật plasma nhiệt đọ tháp Plasma dạng tồn thứ tư cua vật chất trạng thái răn long khí Plasma tạo thành chất khí hay hỏn hợp khí đặt trono điện trường thích hợp Mơi trường plasma chứa phần tử bị kích thích nguyên tử, điện tử, ion, gốc tự Khi đật chất (substrate) vào mơi trường plasma bề mặt chất bị tác động phần tử kích thích gây thay đơỉ tính chất cúa bề mặt dẫn tới tạo thành bề mặt với tính chất hồn tồn khác với bề mặt ban đầu Trong lĩnh vực màng lọc, kỹ thuật pỉasma nhiệt độ thấp áp dụng đê biến tính bề mặt chế tạo màng compozit Có hai phương pháp plasma: plasma biến tính bề mặt sứ dụng loại khí khơng có khả trùng hợp tạo thành polyme (amoniac, nito, oxi, hyđro, khí trơ ), plasma trùng hợp sứ dụng loại khí/hơi có nầng trùng hợp môi trường plasma để tạo thành lớp bề mặt polyme phú lên bề mặt chất ban đầu Trong đề lài này, tiến hành biến tính bề mật màng kỹ thuật plasma khổng trùng hợp sử dụng khí helium khí oxy Ánh hưởng trình plasma đánh giá qua so sánh thông số tách màng trước sau xử lý plasma III KẾT QUẢ NGHIÊN c ứ u 3.1 Ché tạo màng phương pháp đảo pha đông tụ 3.1.1 Ảnh hưởng nồng độ polyme dung dịch tạo màng Dung dịch polyacrylonitrile (PAN) dung môi dimethylformamide (DMF) pha chế với nồng độ khác từ 10 tới 22% khối lượng Các điều kiện khác giữ cố định bao gồm chiều dày lóp dung dịch tạo màng 0.35 111111, thời gian bay dung môi 120 giây, nhiệt độ đông tụ 25"c Sau hình thành, màng kiểm tra tính chất tách với đun® dịch protein nồng độ 10g/l áp suất 1.5 MPa Đế đánh giá cáu trúc, mẫu màng làm khổ phun phú lớp kim loại ptatin (Pt) vàn2 (Au) móno có độ dày khống 5nin lên bé mặt mặt cắt cua mẫu trưức chụp cấu trúc bàng kính hiển vi điện tư quét (SEM) Báng kết qua thực nghiệm vé ánh 10 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC T ự NHIÊN KHOA HOÁ HỌC Trần Hữu Tiến NGHIÊN CỨU CHÊ TẠO MÀNG SIÊU LỌC TÁCH PROTEIN TRONG DUNG DỊCH KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP HỆ ĐẠI H Ọ C CHÍNH QUY Ngành: Cơng nghệ Hố học Cán hướng dẫn: Th.s Trần Thị Dung Hà Nội - 2006 Tạp chí Il óa hạc T 44 [ h I 7' I - ĩ ■- 1u){' CẤU TRÚC BẤT ĐỐI XỨNG CỦA MÀNG SỈẾU LỌC CHẾ TẠO TỪ VẬT LIỆU POLYME BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐẢO PHA T R Â N THỊ D Ư NG K h o a iỉú h ix , T rư n g D H K Ỉ f T ự n h iên D H Q G H u N ộ i SUMMARY I’l'l',liter scpaiiiùniì membranes ii'iTf prepared b\ using plut.se inrcrsitiH lr.cihod, tiu.\c I i i i ’i i i b n n i r s h t i v r i l l ! k i s v i n m c t r i i s tn ic m iT i i i c l u J i i f ; Cl t h i n d e n s e t o p - l a y e r a m i c7 n ■■■'■,a s s u h 1'.! I Sirncihrr oj Ilie 1,'r‘i it'll Iiiciiil'rutic.s ilcpcrJ.- I'l! niuicricil pro/.'Ci'tii’i Liihl prc/hii Lil.'i: ifihlnit i:\ Mich rI II.'vf'if" ViIm/I’ti 'I V'1 Íí.vi/Í I t‘J ' ^ I t l i’íi\l:ttiỊ, /imlccnl II " L'ii'jii Ij I>I -.IIILI' onJ I'll T h e I ih!’i A III /'I I'l'iira/IOH c o i u l i l i o n s Ictid /< I lie cluiiìiỊc.s o f thickncòs (I ml Ị II fix \:Zi 11J l u p L i u r port IXIIV ill hi Jh f s ub l a y e r o f I lie f i l m I inciiihi'iincs Si n II litres I'l III' I’lhrtUi'W Ilf r, (intilv:cil by Scanni ng E l e c t r o n M i r r o s c o p c (Sr.MI i/mill's II - T ỉ l i r N G I I I F M I - M Ở ĐAIỈ Mi l l i e lilt' | M l \ m c CJu t r ì n h t i ch T u \ i l - v s ứ I i u n u I r o n g L'.IL thu 0 ] [% ] and J = r (S t) [ l'tn 2h] w here c„ and c are c o n c e n tra tio n s o f a lb u m in (in U F e x p erim e n t) or sodium c h lo rid e (in RO e x p e rim e n t) in the feed solution and f il tr a te , r e s p e c t i v e l y ; j ; s a n d I a re f il tr a te v o l u m e , m e m b r a n e area and sep aratio n tim e, respectively In this stu d s , th e skin p ore size o f P A N m e m b r a n e s is so sm all that they co u ld not b e d c tc ctc d clcarlv by SEM im aưes T h e r e f o r e , p o r e SI/C o f u n m o d i f i e d a n d m o d i f i e d m e m b r a n e su rfa ce s co u ld not be c o m p a re d based on SE M im ages H o w e v e r , t he s k i n p o r e s i z e i n f l u e n c e s m u c h on m e m b r a n e r e j e c t i on a n d m e m b r a n e flux s o t he c h í i nục s of m e m b r a n e skill p o r e SI/C w o u l d b e i d e n t i f i e d b y the c h a n g e s in m e m b r a n e F ig I, P A N U F m e m b r a n e c ro s s - s e c t io n r e j e c t i o n ( R) a n d m e m b r a n e fl ux ( p e r m e a b i l i t y o r w a t e r l"ux /) T.D Tran I't at 4150 / Thin Solid Films 5/5 (200?) 4Ì4S-4Í52 R esults an d discussion 500 3.1 Plasm a treatm ents 400 ■ -C ■ j 1.1 M em brane weight decrease P o ly a c ry lo n itrile su b s tra te m e m b n e s w ere tre a te d 300 ■ by argon, heliu m a n d o x y g e n plasm a T h e e x p erim e n tal results show ed that w ith plasm a trea tm e n t tim e o f 150 s a bout % o f % 2CK) m em brane w e ig h t w as lost by o x y g e n p lasm a, but in the eases a o f argon and h e liu m p lasm a , o n ly ab o u t % o f m em b ran e weight d e cre ased after p lasm a treatm ents In arg o n and heliu m o , p la s m a H e p la M iia I()0 0i plasm as, ab la tio n effects o c cu r b y the m o m c n tu m -e x c h a n g c process (p h y sical sputtering) In o x y g e n p lasm a, th is cffccl ■ A t , I) 10 JO A , L , I , 30 -4(1 50 60 70 Plasm a ireuim enl lim e (s) could o c c u r not o n ly by ph y sical sp u tterin g but also by c h em ica l I- |£ etching p ro c esses [19] P e r m e a b ility o f p liis in a tre a te d P A N m e m b r a n e s 3.1.4 Separation property 3.1.2 Contact angle m easurem ents Fig sh o w s the c h a n g e s in c o n ta c t a n g le s o f PAN m em brane su rfa ce d u e to o x y g e n and helium p lasm a treatm en ts The results indicated that the w e tta b ility o f p lasm a treated PAN m em b ran es is h ig h e r th an tlial o f u n tre a te d m e m b n e M oreover, the o b tain e d re su lts sh o w e d that u n d e r the sam e o f plasm a trea tm e n t c o n d itio n s, the initial rates o f h y d ro p h ilic ity changc w ere a lm o st sam e, but the final h y d ro p h iliciry treated S eparation property o f plasm a treated PAN m em branes was determ ined through U F e x p erim en t using album in I w t.% feed solution at 2,0 M Pa T he exp erim en tal results (Fig 5) indicated that w ith the short plasm a treatm en t tim e U F property o f O t p lasm a treated m em branes w as im proved w ith the enhancem ent o f m em brane flux (./); m ean w h ile its album in rejection (/?) was alm o st m aintained In the ease o f H e plasm a treatm ent, m em brane with plasm a w as sig n ific a n tly e n h an c ed due to the c h cm ica l tlux increased slightly, although its rejection R w as kept Also, reaction w hich co u ld lead to the fo rm atio n o f c = , O - C O - O d e sa lin atio n e x p erim en t w as carried out at 3.5 M P a with 0 ppm sodium chloride feed solution T he experim ental results show ed that and He p lasm a treated m em branes cannot and C - O - C fu n c tio n alitie s on m em b ran e surface reject salt (/? = 0% ) from sodium chloride feed solution, that 3.1.3 P erm eability Fig sh o w s the influence o f o x y g e n and heliu m p lasm a m eans these m em branes not w ork as R O m em branes It has treatm ents on p e rm e ab ility (p u re w a te r flux at 1.0 M P a) o f PA N b e e n k n o w n th a t m e m b n e re je c tio n d e p e n d s m u ch on m em b ran e skin pore size, m em b ran e flux relied not only on m em branes T h e o b tain e d results in d icated that u n d e r the sam e o f plasm a trea tm e n t c o n d itio n s, p e rm e ab ility o f o x y g e n p lasm a treated PAN m em b ran e s in creased m o re sig n ific a n tly th an that skin pore size but also on pore density A blation e tching effects o f p lasm a treatm ents can cause the increase o f m em b ran e skin pore of density and the enlargem ent o f m em b ran e skin pore size [20], In perm eability c o u ld be e x p la in e d by e n la rg em e n t o f m em b ran e skin p ore size a n d /o r the in crease o f p o re d e n sity after p lasm a this w ork, original PAN m em b ran e can reject album in but cannot reject salt from feed solutions A fter treatm ent w ithin 100 s o f treatm ents A p a rt from that, the in crease o f m em b n e su rfa ce o x y g e n or helium plasm as, m em b ran e rejection w as alm ost not h ydro p h ilicity p lay s ail im p o rta n t role for the e n h a n c e m e n t o f ch an g ed , that m eans m em brane skin pore size w as nearly kept and the increasing o f m em b ran e flux here w as m ainly due to the o f h e liu m p la s m a tre a te d m e m b n e s The in c re a s e m em brane p erm eability 70 ■ A 60 IL € v> 50 La" £ Ũ Io 10 Ũ 10 00 Ố ■ H e p la s m a ■ A _ ■ A ■ • , 20 40 60 80 100 A 4S ■ r2- R, ■ A ■ - Rị □ A ■ ▲ m 40 20 50 a a 0-> p l a s m a ▲ A A w> s ° 15 - J, J; 30 A ẻ 25 1J , , .2 10 20 30 40 50 6 a n d H e p la s m a tre a te d in ein b icin cN r c a f 't c i i v c l ) / F ig C o n t a c t a n g le s o f p l a s m a t r e a te d P A N m e m b r a n e s u r f a c e s H e p l a s m a tre a te d m e m b r a n e s , r e s p e c ti v e ly J_ th e H'lJX i.t ()_ a n d T.D Tran ct at ip" ■ W ' / Thin Solid Films 515 (2007) 4148-4152 4151 ể ẫ S Ể Ề - Ẹ •- Ịm ; 'jet sSSp^MT “ f i r 50 100 150 200 250 300 350 P la s m a p o ly m e r iz a tio n tim e (s) Fig FTIR-ATR spectra o f (a) unm odified, (b) 30 s, (c) 120 s and (d) 600 s plasma modified membrane surfaces F ig R O p r o p e r ty o f p la s m a m o d if ie d P A N m e m b r a n e s increasing o f m em b ran e skin p ore d e n sity and hydrophilicity In 3.2.2 FTIR-ATR spectra addition, u n d e r th e sa m e o f p la sm a tre a tm e n t c o n d itio n s, m em brane flux o f o x ygen plasm a treated m em b ran es is higher p lasm a p o ly m e riza tio n T h e c h an g e o f m em b ran e su rfa ce H y drophilicity o f m em brane surface increased slightly after than that o f helium p lasm a treated ones hydrophilicity could be due to the changes o f m em brane surfacc com position In plasm a, acrylic acid m onom ers m ay polym erize 3.2 Plasma polym erization by o pening o f the dou b le bond or b y form ation o f reactive spccics through fragm entation O pening o f a c = c bond requires less 3.2.1 M em brane weight increase In this w ork, p lasm a p o ly m erizatio n e x p erim e n ts w ere carried out with acrylic acid m o n o m e r v a p o r a t flow rate o f seem and en erg y th an d isso c ia tio n o f a C - C bon d In th is w ork, polym erization w as carried out at low discharge p o w er (10 W ), therefore, p o lym erization m ainly proceeded by opening o f double discharge pow er o f 10 w T h e e x p erim en tal results indicated that m em brane w e ig h t increased lin eally up to 1.4% w ith the increasing o f p lasm a p o ly m e riza tio n tim e w ith in 60 m in T his bonds o f acrylic acid m olcculcs T he qualitative inform ation a bout chcm ical com position o f the outerm ost surfacc layer w as obtained by FT IR /A T R spectra (Fig 6) T he results indicated that could be due to the d ep o sitio n o f p lasm a p o ly m e r layer onto C = N bonds (2300 cm 1) o f original PAN m em branes w ere not broken during plasm a irradiation W ith the increasing o f plasm a substrate m em brane surface and thickness o f this d eposition layer m ay increase prop o rtio n ally w ith p lasm a p o ly m erizatio n tim e, ỉn fact, there are tw o o p p o sin g p rocesses: p o ly m e r form ation, w hich p olym erization tim e, spectra exhibited increased ab so rb an ce around 1250 and 1720 c m " due to C ( ) H hydrophilic groups leads to the d e position o f p lasm a p o ly m e r layer, and ablation, w hich w ere introduced into PAN m em b ran e surfacc bv plasm a which leads to the rem oval o f su b strate m aterial T he balance p olym erization o f acrviic acid m o n o m er vapor betw een p o l yme r i za t i on a n d a b la tio n d e p e n d s o n p lasm a conditions In this ex p erim en t, the d ep o sitio n w as dom inant process; therefore, m em b ran e w eig h t increased after p lasm a 3.2.3 P erm eability' Fit; sh o w e d 'th a t p e rm e ab ility (pure w a ter flux at 3.5 M P a) o f m odified PA N m em b ran es d e cre ased w ith the in creasin g o f p lasm a p o ly m e riza tio n tim e T his can be c o n sid ere d to be polym erization cau sed by the increase o f p lasm a p o ly m e r layer th ick n ess 50 100 150 200 250 300 P la s m a p o ly m e r iz a tio n tim e I s e e I F in ~ F V n n e u h llity o f p l a s m a m o d if ie d P A N m e m b r a n e s (I yi 40 C.IJ W ) 100 120 A r p l a s m a p r c l r v i m i c n ! t i m e I 'll J ill R O p r o t v r t y o f A r p h is ĩn a p r \" r 'j;itc d rníH Ìitìud ['A N 'n f'iih rM h 'js T.D Tran et al 4152 / Thin Solid Films 515 (2007) 4148-4152 deposited on su b strate m em b ran e su rfa ce a n d /o r the d e cre ase o f m em brane sk in p ore sizes b e ca u se o f this p o ly m e r layer B y usin g o x y g e n p lasm a trea tm e n t, u ltrafiltration properly o f PA N m em b ran es could be im p ro v ed w ith the en h an cem en t o f 3.2.4 Separation properly m em b ran e flux m ea n w h ile its a lb u m in rejectio n w as alm ost m ain tain ed The exp erim en tal results indicated that p lasm a poly m erizatio n changes m em b ran e sep aratio n p ro p e rty significantly A t first, P la sm a p o ly m e riz a tio n u sin g a c ry lic acid v a p o r as a separation p roperty o f PA N m em b ran e w as tested by ultrafiltra­ m o n o m e r and PAN U F m em b ran e as a substrate m aterial leads to the form ation o f R O m em b ran e due to the d e position o f tion experim ent using album in I w t.% a s feed solution at 2.0 M Pa p la s m a The obtained results dem o n strated th at m em b ran e flux J is too small to w ork as U F m em brane any longer, alth o u g h m em b ran e M em b ran e skin pore size red u ccd and the rejection o f RO can reject album in c o m p le te ly ( R - 100% ) N ext, m odified PAN p o ly m e r la y e r o n to su b s tra te m e m b n e surface m o d ified m em b ran e s increased g d u ally w ith the increasin g o f m em brane w as tested w ith desalination e x p erim e n ts u sin g N aCl p lasm a p o ly m e riza tio n tim e P lasm a tcc h n iq u cs can co n tro l m em b ran e skin pore sizes and 2500 ppm feed solution at 3.5 M Pa T h e o b tain ed re su lts show ed have that p lasm a m odified m em brane can reject salt as R O m em brane p erfo rm a n ce by a p p ly in g o f prctrcatm en t m em brane surface Salt rejection increased and w ater flux d ecreased g radually w ith the increasing o f plasm a poly m erizatio n tim e (Fig 8) T hese u sin g n o n -p o ly m e r-fo n n in g plasm a and su b seq u e n t plasm a p o ly m e riza tio n results confirm again the decrease o f m em b ran e sk in p o re size due to the deposition o f p lasm a p o ly m erized acrylic acid layers onto R e fe re n c e s a p o te n tia l to im p ro v e th e m e m b n e s e p a tio n substrate m em b ran e surface In o rd e r to im p ro v e w ater flux o f R O m o d ifie d m em b ran e s, plasm a pr et r eat ment u sin g n o n -p o ly m e r-fo rm in g p lasm a gas could be d o n e sh o rtly be fo re p lasm a p o ly m e riz a tio n In this study, A r p lasm a p re tre atm en t w as c arrie d o u t at disch arg e pow er o f 10 w w ith A r flow rate o f 18 seem a n d plasm a polym erization o f acry lic acid v a p o r w as e x e c u te d su b seq u e n tly for m in at d isc h arg e p o w e r o f 10 w a n d m o n o m e r flow rate o f [ I ] p w K m e r, Y s Y ell H Y asuda, J M e m b r S c i ( 9 ) I [2 J I G a n c a r z G P o z n ia k , E u r P o ly m J ( 9 ) [3 ] M ic h e lle L S te e n , L y n le y H y m a s , E liz a b e th D H a v c y N a th a n H C a p p s , D a v id G C a s tn e r E lle n R F is h e r , J M e m b r S c i 188 ( 0 ) [4 ] J.Y L a i, Y c C h a o , J A p p l P o ly m S c i ( 9 ) 2 [5 ] N I n a g a k i s T a s a k a , H K a w a i, [6 ] [7 ] J P c ly m S c i 33 ( 9 ) 0 J.Y L a i, c c C h o u , J A p p l P o ly m S c i ( 9 ) 1465 Y J W a n g , C H C h e n , M L Y c h G H H s iu e B C Y u J M c in b r Sc I 53 (1990) 275 seem Fig sh o w s the in flu e n ce o f A r p lasm a p re -tre atm en t [8 ] M U lb r ic h t, G B e lfo r t, J M e m b r S c i I l l ( 9 ) 193 time on R O pro p erty o f m o d ifie d PA N m em b ran e s T h e results [9 ] D L C h o , o E k e n g r e n , J A p p l P o ty m S e t ( 9 ) 2 indicated th at b y u sin g A r p la sm a p re e a tm e n t, w a te r flux o f [1 ] K O k ita S A s a k o S e le c tiv e ly g a s - p e r m e a b le c o m p o s ite m e m b r a n e a n d RO m odified PA N m em b n e s m ay in cre ase sig n ifican tly In this ex p erim en t, w ith in 60 s o f A r p la sm a p re tre atm en t, w ater [1 ] A D o u c o u r e , c G u iz a r d , J D u r a n d , R B e r jo a n , L C o l, i M e m b r S ci flux o f these m em b ran e s in cre ased c le a rly in c o m p a riso n w ith non-pretreated m o d ifie d m em b ran e m e a n w h ile its salt rejection was alm ost retained T h e in cre ase o f w a te r flux here co u ld be due to the in creasin g o f p ore d e n sity o n m e m b n e su rfa ce by n on-p o ly m er-fo rm in g p la s m a effects M o re o v er, A r plasm a p retreatm ent can c rea te free-rad ica! sites [1] on substrate m em brane su rface, w h ich are a ctiv e p o sitio n s fo r su b seq u e n t p r o c e s s fo r p r o d u c tio n th e r e o f, u s P a te n t N o 4 , N o v , 1984 117 (1996) 143 [1 ] H C h e n , G B e lfo r t, J A p p l P o ly m S c i 72 ( 9 ) 1699 [1 ] T S a n o , T S h in o m u r a , I M u r a s e , P r o c e s s fo r im p r o v in g s c m ip e rm e a b le m e m b r a n e s b y tre a tin g w ith p r o tic a c id s o r in o rg a n ic s a lts , u s P a te n t N o 6 , 19 M ay [ ] T S h i m o m u r a , H H ir a k a w a , I M u s e , M S a s a k i, T S a n o , J A p p l Polym Sci., Appl Polym Symp 38 (19S4) 173 [ ] Z h i-P in g Z h a o , J id in g L i, D a n - X ia Z h a n g , C u i- X ia n C h e n , J M e m b r S c i 232 (2004) L g ro u p s [ ] N T s u ts u i, S T a k a o , I M u r a s e , P r o c e s s fo r p r o d u c in g p o l y a c r y lo m t n lc introduced into su b strate PA N m e m b n e su rfa ce by p lasm a p o lym erization c o u ld be in creased , th e re fo re , w a te r flux o f RO [ ] D, P a u l, H K a m u s e w itz , H -G H ic k e , H B u s c h a tz , A c ta P o ly m ( 9 ) m odified m em b n e s w as im p ro v ed [ ] C M C h a n , P o ly m e r S u r fa c e M o d if ic a tio n a n d C h a r a c te r iz a tio n , C a rl C onclusions [ ] H Y a s u d a P la s m a P o ly m e r iz a tio n , A c a d e m ic p o ly m e riz a tio n , so th e a m o u n t o f h y d ro p h ilic ity r e v e r s e o s m o s i s m e m b r a n e s , u s P a te n t 3 , 1 A u g 1981 353 H a n s e r V e la g , M u n ic h 19 P re s s , In c , N e w Y o rk , 1985 P lasm a trea tm e n ts u sin g n o n -p o ly m e r-ỉo rm in g p la sm a g ases lead to the in cre asin g o f m em b n e su rfa ce h y d ro p h ilic ity and m em brane p e rm e a b ility d u e to m ain ly a b la tio n -e tc h in g effects [201 F V ig o M N i c h ia , c U lia n a J M e m b r S c i ( 8 ) 187 Tóm tắt cơng trình NCKH cùa cá nhãn Trần Thị Dung, Cấu trúc bất đỏi xứng màng siêu lọc chế tạo từ vật liệu p o ly m e phương pháp đảo pha, Tạp chí hố học, T.44 ị ỉ ) (2006), T ì 1-5 T óm tắ t: Màng lọc polym e ch ế tạo băng phương pháp đao pha đơng tụ màng có Cấu trúc bất đói xứng gồm lớp bề mặt m ỏne lớp đỡ xốp Cấu trúc cua màng hình thành phụ thuộc vào chất vật liệu polym e diêu kiện chẻ lạo nhơ nồng độ polym e, thành phần dung dịch tạo màng, m ôi trường đông tụ v v Sự thay đổi thông số ch ế tạo dẫn tới thav đổi chiểu dày kích thước lỗ cua lớp hoạt động, độ xốp cấu trúc xốp lớp đỡ màng hình thành Cáu trúc màng quan sát dánh giá qua ánh chụp kính hiến vi điện tứ quét (SHM) S u m m a ry : Polym e separation membranes were prepared by using phase inversion method; these membranes have an asymmetric structure including a thill dense toplayer and s porous sublayer Structure o f the formed membranes depends on material properties and preparation conditions such as casting solution com position, coagulation m edium , molecular weight o f polymer and eic The changes in preparation conditions lead to the changes o f the thickness and the pore si/C o f the top-layer as w ell as porosity and porous structure o f tile sublayer o f the final membranes Structures o f membranes were analyzed by Scanning Electron M icroscope (SEM ) images Thi Dung Tran, s Mori, M Suzuki Plasma modification of polvacrylonitrile ultrafiltration m em brane Thill Solid Fi lm s 315 (2007) 4Ì 4H- 4! 52 T óm tă( M àne siêu lọc polyaci Vlonitrile biến đổi cấu trúc tính thất bẽ mặt bằn ° plasma nhiệt độ thấp Ánh hưởng cua q trình xứ lý plasma đèn đặc tính cua màng kháo sál Kết thực nghiêm cho thã\ trình xư lý he mặt băng plasma sứ dụng loại khí khỏiiiỉ trùng hợp làm lãng lính ưa nước va dó [hám nước cíui màn° Với plíismu khí 0X1, lncu í-ỊUii tuch pioicin CÌ IIÌÍUIÍI dược Ctii thiLH ICÌ ict với tăn ° đáng kế lưu lượng lọc cưa màng độ lưu ưiữ háu dược trì Các kết qua thực nghiệm cho thấy trình plasma trung hợp sir dung axit acrylic monom er màng siêu lọc polyacrylonitrile làm chất dản tới hình thành màng com pozit với lớp polym e plasma phu lên bé mặt màng nền, khả tách protein, màng com pozit tách loại muối dung dịch màng thẩm thấu ngược S u m m a ry : Polyacrylonitrile (PA N) ultrafiltration (UF) membranes were modified by plasma treatments and plasma polymerization Influences of plasma m odifications on membrane characteristics were investigated The obtained results indicated that plasma treatments using non-polymer-forming plasma gases such as Ar, He and : led to the increase o f membrane surface hvdrophilicitv and membrane permeability- Bv using o , plasma treatment, UF property of PAN membranes could be improved with the enhancement o f membrane flux m eanwhile its albumin rejection was almost maintained The experimental results also showed that plasma polym erization using acrylic acid vapor as monomer and PAN UF membrane as a substrate led to the formation of reverse osm osis membrane due to the deposition of plasma polymer layer onto substrate membrane surfaces Plasma techniques can control membrane pore size and have a potential to improve Ilie membrane characteristics by using their advantages Phiếu đăng k ý kết nghiên cứu KH-CN Tên đề tài Nghiên cứu chế tạo màng siêu lọc tách làm giàu protein Mã sốĩ QT-06-21 Cơ quan chủ trì đề tài: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Địa chỉ: 334 - Nguyễn Trãi - Thanh Xuân - Hà Nội Tel: 8253503 Cơ quan quản lý để tài : Đại học Quốc Gia Hà Nội Địa chỉ: 144 - Xuân Thuỷ - Cầu Giấy - Hà Nội Tel: 7547669 Tổng kỉnh phí thực chi: 15 triệu đồng Trong đó: - Tù ngân sách Nhà nước: - Kinh phí trường: 15 triệu - Vay tín dụng: - Vỏn tự có: - T h u hồi: Thời gian nghiên cứu: 12 tháng Thời gian bắt đầu: tháng năm 2006 Thời gian kết thúc: tháng nãm 2007 Tên cán phôi hợp nghiên cứu: CN Vũ Quỳnh Thưưng CN Trần Hữu Tiến Số đãng ký đề Số chứng nhận đăng ký tài kết nghiên cứu: Báo mật: a Phổ biến ro 11