Axit maleic là một axit hữu cơ không no có nối đôi trong phân tử, sự có mặt của liên kết kép và nhóm chức cacboxylic trong axit maleic là những yếu tố thuận lợi để thực hiện quá trình trùng hợp ghép bề mặt nhằm nâng cao tính ƣa nƣớc và giảm mức độ fouling cho quá trình lọc tách thuốc nhuộm qua màng. Chúng tôi đã thực hiện quá trình trùng hợp ghép axit maleic lên bề mặt màng bằng hai phƣơng pháp khác nhau: Song song và nối tiếp.
57
a) Phương pháp song song: Kích thích bức xạ tử ngoại lên bề mặt màng, sau đó
ngâm màng vào dung dịch monome đồng thời chiếu bức xạ tử ngoại.
Trong thí nghiệm này, bề mặt màng đƣợc kích thích dƣới bức xạ tử ngoại 60W trong 1 phút, sau đó ngâm màng vào dung dịch monome axit maleic nồng độ 5% và tiếp tục chiếu bức xạ (60W) trong những khoảng thời gian khác nhau, màng đƣợc rửa sạch, sấy khô và tiến hành đánh giá khả năng tách với dung dịch thuốc nhuộm Red 3BF có nồng độ 30ppm trên thiết bị lọc gián đoạn
Bảng 3.6. Tính năng lọc của các màng trùng hợp ghép với MA (dd 5%)
t(phút) Màng nền J, S, 1 phút J, S, 2 phút J, S, 3 phút J, S, 5 phút 5 0.591 0.775 1.033 0.886 0.904 10 0.457 0.771 1.026 0.871 0.886 15 0.406 0.768 1.024 0.870 0.873 20 0.377 0.762 1.020 0.863 0.864 25 0.358 0.757 1.0176 0.857 0.856 30 0.345 0.754 1.010 0.852 0.850 35 0.336 0.752 1.003 0.845 0.845 40 0.328 0.750 0.972 0.840 0.840 45 0.323 0.748 0.990 0.836 0.836 50 0.317 0.746 0.985 0.843 0.832 55 0.313 0.745 0.980 0.841 0.830 60 0.310 0.744 0.976 0.840 0.827 Hiệu suất lọc % 95.8 97.0 99.9 99.9 99.9
Màu dịch lọc Nhạt Nhạt Không màu Không màu Không màu
58
Hình 3.23. So sánh tính năng lọc của màng nền (J mn) và màng trùng hợp (J,SS)
Kết quả thí nghiệm đƣợc đƣa ra ở Bảng 3.6 và Hình 3.23 cho thấy, trong khoảng thời gian trùng hợp từ 1 đến 5 phút, tính năng tách của màng tăng lên rõ rệt so với màng nền ban đầu với sự tăng mạnh của năng suất lọc, trong đó thời gian trùng hợp 2 phút cho hiệu quả tốt nhất: Năng suất lọc của màng sau khi trùng hợp ghép tăng gấp hơn 3 lần so với màng nền trong khi độ lƣu giữ vẫn đƣợc duy trì tốt (99.9 %). Mặt khác, độ giảm năng suất lọc của các màng đƣợc trùng hợp ghép đều chậm hơn so với màng nền. Có thể giải thích nhƣ sau: Sự trùng hợp ghép các monome axit maleic tạo thành một lớp polyme ghép trên bề mặt làm tăng khả năng lƣu giữ đồng thời làm cho bề mặt màng trở nên ƣa nƣớc hơn, do đó năng suất lọc của màng tăng, đồng thời lớp polyme trùng hợp ghép cũng làm giảm sự hấp phụ thuốc nhuộm lên trên bề mặt và bên trong các lỗ xốp của màng, do đó, tốc độ giảm năng suất của màng sẽ chậm hơn.
b) Phương pháp nối tiếp: Sau khi chiếu bức xạ tử ngoại lên bề mặt, màng được ngâm (không chiếu bức xạ) trong dung dịch monome.
Bề mặt màng nền đƣợc chiếu bức xạ tử ngoại cƣờng độ 60W trong 1 phút, sau đó ngâm màng trong dung dịch monome axit maleic 5% với các khoảng thời gian khác nhau, rửa sạch, sấy khô và tiến hành đánh giá khả năng tách của màng với
59
dung dịch thuốc nhuộm Red 3BF nồng độ 30ppm trên thiết bị lọc gián đoạn. Các kết quả thực nghiệm đƣợc trình bày trong Bảng 3.7 và Hình 3.24 cho thấy, năng suất lọc của màng sau khi trùng hợp đều cao hơn, độ giảm năng suất lọc chậm hơn và ổn định hơn so với màng nền. Khoảng thời gian trùng hợp trong 3 phút cho kết quả tốt nhất, năng suất lọc tăng gấp khoảng 3-4 lần so với màng nền. Độ lƣu giữ của màng sau khi trùng hợp ghép bằng phƣơng pháp nối tiếp trong các điều kiện này là tƣơng đƣơng so với phƣơng pháp song song.
Bảng 3.7. Tính năng tách của màng trùng hợp ghép MA theo phương pháp nối tiếp
t(phút) J, T, 1phút J, T, 2phút J, T, 3 phút Màng nền 5 1.107 1.070 1.218 0.590 10 1.052 1.033 1.200 0.457 15 1.021 1.009 1.187 0.406 20 1.001 0.992 1.187 0.377 25 0.991 0.984 1.185 0.358 30 0.978 0.972 1.183 0.345 35 0.970 0.965 1.182 0.336 40 0.964 0.960 1.182 0.328 45 0.960 0.955 1.179 0.322 50 0.993 0.952 1.178 0.317 55 0.953 0.949 1.178 0.313 60 0.950 0.947 1.177 0.310 Hiệu suất lọc 99.9 99.9 99.3 95.8
Màu dịch lọc Không màu Không màu Không màu Màu nhạt J (l/h.bar.m2)
60
Hình 3.24. Năng suất lọc và độ giảm năng suất lọc của màng nền và
màng đã trùng hợp ghép theo phương pháp nối tiếp
Kết quả so sánh lƣợng polyme đƣợc trùng hợp ghép lên bề mặt màng theo hai phƣơng pháp đƣợc đƣa ra ở Bảng 3.8
Bảng 3.8. So sánh lượng polyme được trùng hợp ghép từ axit maleic lên màng
Thời gian trùng hợp (phút)
Lƣợng polyme ghép lên màng (mg/cm2
) Phƣơng pháp song song Phƣơng pháp nối tiếp
1 2.88 1.97
2 3.79 2.43
3 4.70 3.87
5 5.68 4.77
Kết quả so sánh cho thấy, trong cùng điều kiện trùng hợp, lƣợng polyme trùng hợp ghép lên màng bằng phƣơng pháp song song lớn hơn so với lƣợng polyme trùng hợp ghép bằng phƣơng pháp nối tiếp. Điều đó chứng tỏ tốc độ trùng (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
61
hợp ghép bằng phƣơng pháp song song lớn hơn tốc độ trùng hợp trong phƣơng pháp nối tiếp.
Kết quả so sánh lƣợng thuốc nhuộm bị hấp phụ lên màng sau khi lọc dung dịch thuốc nhuộm đƣợc đƣa ra ở Bảng 3.9.
Bảng 3.9. So sánh lượng thuốc nhuộm bị hấp phụ lên màng
Thời gian trùng hợp (phút)
Lƣợng thuốc nhuộm bị hấp phụ lên màng (mg/cm2
) Phƣơng pháp song song Phƣơng pháp nối tiếp
3 0.30 0.53
5 0.23 0.38
Kết quả thực nghiệm cho thấy, trong quá trình lọc lƣợng thuốc nhuộm bị hấp phụ lên màng trùng hợp ghép theo phƣơng pháp song song nhỏ hơn lƣợng thuốc nhuộm bị hấp phụ lên màng trùng hợp ghép theo phƣơng pháp nối tiếp. Sự giảm lƣợng thuốc nhuộm bị hấp phụ lên màng không chỉ làm tăng năng suất lọc mà còn làm cho độ giảm năng suất lọc của màng theo thời gian chậm hơn.