3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
1.8.2.1. Loại chất phản ứng (monomer)
Cấu trúc của các chất phản ứng ảnh hưởng mạnh đến các đặc tính của màng [27]. Các màng được làm từ các diamine thơm thường có các lớp polymer dày hơn so với các màng từ các aliphatic. Do sự hòa tan acyl clorua trong pha nước rất kém, nên amin phải khuếch tán vào pha hữu cơ để tiếp xúc với acyl clorua để tạo ra phản ứng trùng hợp. Chính vì vậy phải lựa chọn loại monomer thích hợp với số lượng lớn các nhóm amin để cung cấp các vị trí phản ứng phong phú cho trùng hợp IP và các đại phân tử không chặn nhiều lỗ trống của các chất nền hỗ trợ.
1.8.2.2. Nồng độ chất phản ứng
Nồng độ chất phản ứng là một thông số quan trọng cho trùng hợp IP. Quá trình trùng hợp sẽ tiến hành chậm ở nồng độ chất phản ứng thấp dẫn đến sự hình thành lớp mỏng, lỏng lẻo và kém đậm đặc. Với sự gia tăng nồng độ của các chất phản ứng, tốc độ của trùng hợp tăng, dẫn đến sự hình thành của một lớp da dày và kết cấu nhỏ gọn. Khi nồng độ chất phản ứng đủ cao, nồng độ chất phản ứng sẽ tăng thêm sẽ làm giảm thông lượng nước, mặc khác lúc này sự loại bỏ chất bẩn sẽ chững lại. Điều này cho thấy rằng với mỗi một loại monomer có một nồng độ tối ưu của chất phản ứng đối với mỗi phản ứng IP nhất định.
1.8.2.3. Xử lý nhiệt
Xử lý nhiệt thường được sử dụng để tạo thuận lợi cho việc loại bỏ dung môi hữu cơ còn sót lại khỏi lớp vật liệu và thúc đẩy liên kết chéo bổ sung bằng cách khử nước của các nhóm amin và carboxyl không phản ứng. Điều kiện xử lý nhiệt (nhiệt độ và thời gian xử lý nhiệt) có ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất của màng [28]. Ở khoảng nhiệt độ 70 đến 80 oC là thích hợp để hoàn thành quá trình xử lý nhiệt.
1.9. Màng lọc
1.9.1. Khái niệm màng lọc
Màng lọc là một lớp màng vật liệu mỏng có khả năng phân tách vật chất theo đặc tính vật lý và hóa học của chúng khi chịu một áp lực nhất định. Màng lọc ngăn cách giữa hai pha, có khả năng tạo ra sức cản để tách một số phần tử có trong nước như cặn lơ lửng, ion, vi sinh vật…khi cho dung dịch đi qua màng. Màng lọc có thể được phân loại theo kích thước của vật chất và áp lực trên màng. Thông qua quá trình làm việc của màng lọc, dòng hỗn hợp đầu vào được phân tách làm hai phần: một phần là dung dich sau lọc và phần những vật chất bị giữ lại trước màng lọc. Màng lọc có thể áp dụng để làm sạch hay làm đậm đặc một dung dịch hay phân tách một hỗn hợp. Các ưu điểm của màng lọc: Quá trình màng lọc xảy ra ở điều kiện nhiệt độ bình thường và các dung dịch tham gia không có sự thay đổi về pha, đây là ưu điểm lớn so với phương pháp tách bằng chưng chất.
Quá trình phân tách vật chất qua màng không cần có hóa chất phụ gia như một số các quá trình khác trong xử lý nước, ví dụ lắng và lọc. Nguyên lý lọc màng dựa trên sự phân tách các phần tử trong nước qua lớp vách ngăn (màng) nhờ lực tác dụng. Lực tác dụng có thể là chênh lệch áp suất (∆P), điện thế (∆E), nồng độ dung dịch (∆C), nhiệt độ (∆T),... Các thông sô cơ bản của quá trình lọc màng: áp lực; cơ chế phân tách; cấu trúc màng và pha dung dịch.
loại bỏ các chất hữu cơ gây ô nhiễm và kim loại nặng, làm mềm nước, tách phẩm nhuộm,… Những ưu điểm quan trọng của quá trình màng so với quá trình khác là năng lượng tiêu thụ thấp hơn, đơn giản và thân thiện với môi trường. Sự tách loại trên màng xảy ra theo cơ sở tốc độ vận chuyển khác nhau giữa các chất trong màng, mà không phải kết quả cân bằng pha hoặc tách trên cơ sở cơ học. Vì vậy công nghệ màng được xem là “công nghệ sạch” không gây ô nhiễm môi trường.
1.9.2. Phân loại màng lọc
Một số loại màng được sử dụng trong công nghệ xử lí nước cấp và nước thải như màng vi lọc (Microfiltration – MF); màng Siêu lọc (Ultrafiltration – UF); màng lọc nano (Nanofiltration – NF); màng lọc thẩm thấu ngược (Reverse osmosis – RO).
1.9.3. Đặc tính của màng lọc
Màng lọc có thể được chia ra màng đối xứng và không đối xứng [29]. Màng đối xứng là màng đồng chất có các lỗ rỗng được tạo thành do kỹ thuật bắn phá bằng chùm tia, sau đó cho hoá chất tác dụng cố định lại.
Màng không đối xứng là màng hỗn hợp, thường làm từ vật liệu là polyme, composite gồm nhiều lớp mỏng có kích thước lỗ rỗng khác nhau theo thứ tự giảm dần độ rỗng xếp chồng lên nhau, giữa các lớp là các sợi đỡ; mục đích nhằm ngăn cản các phần tử có kích thước khác nhau và chúng được phân bố đồng đều trên tất cả các lớp.
Màng vi xốp đẳng hướng
Màng đặc không xốp Màng chứa điện tích
Màng Loeb Sourirajan Màng composit Màng lỏng có nền đỡ
Hình 1.10. Một số loại màng bất đối xứng
1.9.4. Modun màng
Mô đun màng có 4 loại chính: dạng khung tấm, dạng ống rỗng, dạng dây cuốn xoắn, dạng ống và dạng sợi rỗng.
1.9.5. Một số đặc tính của màng
1.9.5.1. Mật độ lỗ
Mật độ lỗ là số lỗ trên một đơn vị diện tích bề mặt màng, các màng công nghiệp thường có từ 108 ÷ 109 lỗ/cm2. Tính chất này cho phép phần nào đánh giá được độ xốp và lưu lượng lọc của màng.
1.9.5.2. Độ thấm ướt của màng
Độ thấm ướt là một đặc tính quan trọng của màng. Màng lọc càng dễ thấm ướt bởi dung dịch cần lọc, thì quá trình lọc tách xảy ra dễ dàng hơn và ngược lại.
1.9.5.3. Độ xốp của màng
Độ xốp của màng là thể tích lỗ rỗng bị chiếm bởi vật liệu màng trên tổng thể tích của màng, được quyết định bởi kích thước, hình dạng lỗ và mật độ lỗ xốp. Độ xốp tác động rất lớn đến thông lượng dòng chảy trong quá trình lọc. Bên cạnh đó, khi độ xốp thấp có thể ảnh hưởng xấu đến khả năng hấp phụ và khả năng kháng nghẽn của vật liệu màng.