Trong thí nghiệm này, chúng tôi đã tiến hành trùng hợp ghép axit acrylic bằng các phƣơng pháp song song và nối tiếp với các điều kiện trùng hợp tƣơng tự nhƣ khi tiến hành trùng hợp ghép với axit maleic, các kết quả thực nghiệm đƣợc so sánh với thí nghiệm trùng hợp ghép axit maleic ở trên.
Với phƣơng pháp trùng hợp song song, kết quả thực nghiệm (Bảng 3.10) cho thấy, năng suất lọc của màng trùng hợp ghép với axit acrylic thấp hơn so với màng trùng hợp ghép với axit maleic, trong khi độ lƣu giữ của các màng là tƣơng đƣơng nhau và đều cao hơn so với màng nền ban đầu. Hình 3.25 là kết quả so sánh năng suất lọc của màng nền ban đầu và các màng sau khi trùng hợp ghép với axit acrylic và axit maleic (5%, 5 phút).
62
Bảng 3.10. So sánh giữa các màng trùng hợp axit maleic (MA) và axit acrylic (AA)
t(phút) J, MA,1 J, MA,3 J, MA,5 Màng
nền J, AA, 1 J, AA,3 J, AA,5
5 0.775 0.886 0.904 0.590 0.417 0.628 0.828 10 0.771 0.871 0.886 0.457 0.398 0.610 0.813 15 0.768 0.870 0.873 0.406 0.388 0.597 0.797 20 0.762 0.863 0.864 0.377 0.381 0.588 0.789 25 0.757 0.857 0.856 0.358 0.375 0.581 0.782 30 0.754 0.852 0.850 0.346 0.370 0.576 0.777 35 0.752 0.845 0.845 0.336 0.366 0.571 0.771 40 0.750 0.840 0.840 0.328 0.363 0.568 0.769 45 0.748 0.836 0.836 0.322 0.360 0.565 0.766 50 0.746 0.843 0.832 0.317 0.357 0.561 0.763 55 0.745 0.841 0.830 0.313 0.355 0.559 0.758 60 0.744 0.840 0.827 0.310 0.353 0.557 0.752 Hiệu suất lọc % 99.9 99.9 99.9 95.86 99.9 99.9 99.9 J = (l/h.bar.m2)
63
Hình 3.25. So sánh năng suất lọc của màng nền (J,mn) và các màng trùng hợp ghép axit maleic (J,MA) và axit acrylic (J, AA)
Theo phƣơng pháp nối tiếp, kết quả thực nghiệm (Bảng 3.11) cho thấy, năng suất lọc của màng trùng hợp ghép với MA cao hơn so với màng trùng hợp ghép AA, khả năng lƣu giữ của các màng tƣơng đƣơng nhau và đều cao hơn màng nền.
Bảng 3.11. So sánh tính năng lọc của các màng trùng hợp ghép AA 5% và MA 5%
t (phút) J, AA, 1 J, AA, 3 J, MA,1 J, MA,3 Nền
5 0.417 0.443 1.107 1.218 0.590 10 0.398 0.406 1.052 1.200 0.457 15 0.388 0.406 1.021 1.187 0.406 20 0.381 0.396 1.001 1.187 0.377 25 0.375 0.387 0.991 1.185 0.358 30 0.370 0.380 0.978 1.183 0.345 35 0.366 0.374 0.970 1.182 0.336 40 0.363 0.369 0.964 1.181 0.328 45 0.360 0.365 0.960 1.179 0.322 50 0.357 0.361 0.993 1.178 0.317 55 0.355 0.358 0.953 1.178 0.313 60 0.353 0.355 0.950 1.177 0.310 Hiệu suất lọc % 99.9 99.9 99.9 99.3 95.86
64
Màng nền Trùng hợp ghép AA Trùng hợp ghép MA
Hình 3.26. Ảnh chụp AFM bề mặt màng nền và màng trùng hợp với MA và AA
Kết quả chụp hiển vi lực nguyên tử (Hình 3.26) cho thấy lớp polyme kiểu nhƣ bàn chải (“brush”) đã hình thành trên bề mặt màng sau khi trùng hợp ghép với các monome AA và MA. Lớp polyme ghép này đã làm giảm sự hấp phụ của thuốc nhuộm lên bề mặt màng, làm tăng độ lƣu giữ, nâng cao năng suất lọc đồng thời giảm mức độ tắc màng (fouling).
Hình 3.27 và 3.28 là phổ hồng ngoại phản xạ ngoài (FTIR-ATR) bề mặt màng nền và các màng sau khi trùng hợp ghép với các monome axit maleic và axit acrylic.
Các kết quả đo phổ hồng ngoại phản xạ cho thấy có sự thay đổi khá rõ rệt về cấu trúc hóa học bề mặt màng sau khi trùng hợp ghép với axit acrylic và axit maleic. Sự tăng cƣờng độ tín hiệu hấp thụ trong phổ hồng ngoại phản xạ (3000 – 3500 cm-1) và (1700-1750 cm-1) chứng tỏ sự xuất hiện của các nhóm chức hydroxyl và cacbonyl trên bề mặt màng sau khi trùng hợp ghép. Sự có mặt của các nhóm chức này đã làm tăng thêm tính ƣa nƣớc cho bề mặt màng và do đó, năng suất lọc của các màng sau khi trùng hợp ghép tăng mạnh.
Các kết quả thực nghiệm đánh giá tính năng tách của màng cho thấy, sau khi đƣợc trùng hợp ghép bề mặt, tính năng tách và khả năng giảm fouling cho màng đã đƣợc nâng lên rõ rệt so với màng nền ban đầu.
65 4 1 2 .5 5 4 5 .1 5 8 0 .9 6 3 9 .5 6 9 8 .6 7 9 0 .6 8 6 9 .8 9 5 1 .1 1 0 1 4 .8 1 0 7 9 .2 1 1 1 5 .3 1 1 8 0 .0 1 2 8 7 .9 1 4 6 8 .2 1 5 1 2 .9 1 5 9 4 .2 1 7 0 3 .3 1 7 4 6 .3 1 9 0 3 .6 2 0 3 8 .3 3 0 5 5 .1 3 5 5 2 .2 1 3 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 A b s o rb a n c e 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 Wavenumbers (cm-1)
Number of sample scans: 64 Number of background scans: 64 Resolution: 4.000 Sample gain: 8.0 Mirror velocity: 0.6329 Aperture: 100.00 4 6 5 .1 5 7 3 .9 6 3 4 .0 6 9 7 .3 7 1 8 .2 8 7 8 .6 1 0 1 8 .7 1 0 8 0 .7 1 1 1 2 .7 1 1 5 7 .3 1 2 0 7 .4 1 2 5 9 .4 1 3 0 5 .0 1 3 2 8 .9 1 4 1 6 .8 1 5 1 0 .4 1 5 9 2 .4 1 7 5 4 .4 1 9 0 7 .5 2 0 8 3 .3 2 2 8 2 .2 2 4 0 5 .1 2 5 9 2 .2 2 9 7 4 .2 3 0 7 0 .3 1 4 -0.10 -0.05 -0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 A b s o rb a n c e 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 Wavenumbers (cm-1)
Number of sample scans: 64 Number of background scans: 64 Resolution: 4.000
Sample gain: 8.0 Mirror velocity: 0.6329 Aperture: 100.00
Hình 3.27.Phổ FTIR-ATR bề mặt màng nền (dưới) và màng trùng hợp ghép với MA
66
KẾT LUẬN
Chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu khảo sát các điều kiện tách thu hồi thuốc nhuộm dƣ trong nƣớc thải nhuộm và khả năng giảm thiểu fouling cho quá trình lọc tách thuốc nhuộm qua màng. Từ các kết quả thực nghiệm thu đƣợc, chúng tôi rút ra một số kết luận chính nhƣ sau:
1. Phƣơng pháp lọc màng tỏ ra rất hiệu quả trong việc tách thu hồi thuốc nhuộm dƣ trong dòng thải nhuộm. Các loại màng lọc Filmtech TW30 và Saehan có khả năng lƣu giữ gần nhƣ hoàn toàn thuốc nhuộm trong dung dịch. Dung dịch sau khi lọc qua màng trong và không có màu, các giá trị COD và BOD đều giảm mạnh (từ 95 đến 97%) so với dung dịch ban đầu. Hiệu suất của quá trình tách phụ thuộc vào loại thuốc nhuộm, nồng độ thuốc nhuộm, pH và áp lực dòng trƣợt qua màng.
2. Việc biến tính bề mặt màng bằng phƣơng pháp trùng hợp ghép dƣới bức xạ tử ngoại sử dụng các monome là axit maleic và axit acrylic trong điều kiện thích hợp đã nâng cao rõ rệt tính năng tách cho màng. Năng suất lọc của màng tăng từ 2 đến 4 lần, mức độ tắc màng giảm mạnh trong khi khả năng lƣu giữ thuốc nhuộm của màng vẫn đƣợc duy trì tốt. Ngoài ra, khi sử dụng các tác nhân rửa là dung dịch natri triphotphat và dung dịch axit xitric, năng suất lọc của màng có thể đƣợc phục hồi từ 94 đến 98 % .
3. Kết quả chụp hiển vi lực nguyên tử cho thấy sự hình thành lớp polyme ghép kiểu bàn chải ở trên bề mặt màng, làm giảm sự hấp phụ thuốc nhuộm lên màng trong quá trình lọc. Phép đo phổ hồng ngoại phản xạ chứng tỏ sự xuất hiện của các nhóm chức chứa ôxi trên bề mặt màng sau khi trùng hợp, làm tăng tính ƣa nƣớc cho màng. Do đó, tính năng tách và khả năng giảm fouling của màng đƣợc nâng lên rõ rệt so với màng nền.
67
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt
1. Lê Viết Kim Ba, Trần Thị Dung, Nguyễn Thị Hiền (2002), “Nghiên cứu chế tạo và sản xuất màng lọc dịch tiêm truyền”, Tuyển tập các công trình khoa học, Hội nghị khoa học lần thứ 3 – Ngành hoá học, Hà Nội.
2. Lê Viết Kim Ba, Nguyễn Trọng Uyển, Trần Thị Dung, Nguyễn Thị Hiền (2001), “Khả năng làm sạch nƣớc bằng màng thẩm thấu ngƣợc”, Tạp chí hoá học và công nghiệp hoá chất, T.5 (70), 30-32.
3. Lê Viết Kim Ba (1990), Báo cáo nghiệm thu đề tài cấp Nhà nước Nghiên cứu chế thử màng siêu lọc máu, 48E.03.04, Hà Nội.
4. Bộ môn Công nghệ hóa học (2000), Thực tập hoá kỹ thuật, Hà Nội.
5. Lê Văn Cát (1999), Cơ sở hoá học và kỹ thuật xử lý nước, Nhà xuất bản Thanh Niên, Hà Nội.
6. Vũ Thị Hoàng Cúc (2010), Nghiên cứu chế tạo thử màng lọc nano, Khóa luận tốt nghiệp, Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, Hà Nội.
7. Trần Thị Dung (2004), Bài giảng công nghệ màng lọc và các quá trình tách bằng màng, Khoa Hóa, Đại học Quốc Gia Hà Nội.
8. Trần Thị Dung, Lê Viết Kim Ba, Đào Thị Hạnh (2009), “Nghiên cứu ảnh hƣởng của một số điều kiện chế tạo đến khả năng loại bỏ vi khuẩn trong nƣớc của màng xenlulozo axetat”, Tạp chí hoá học, T.47 (4A), 661-664.
9. Phạm Thị Thu Hà (2010), ”Nghiên cứu ảnh hƣởng của các điều kiện chế tạo đến tính chất và cấu trúc màng lọc làm từ vật liệu polyme”, Luận văn thạc sỹ Hóa học, khoa Hóa học, Trƣờng ĐHKHTN- ĐHQGHN.
10. Trịnh Lê Hùng (2007), Kỹ thuật xử lý nước thải, Nhà xuất bản Giáo Dục 11. Trần Tứ Hiếu, Từ Vọng Nghi, Nguyễn Văn Ri, Nguyễn Xuân Trung (2007),
Hóa họcphân tích phần II: Các phương pháp phân tích công cụ, Nhà xuất bản Khoa học kỹ thuật.
68
12. Phạm Luận (2003), Phương pháp phân tích phổ nguyên tử, Nhà xuất bản Đại học Quốc Gia Hà Nội.
13. Đặng Văn Nghiêm (2006), Nghiên cứu chế tạo màng lọc nano từ vật liệu xenlulo axetat và khả năng tách kim loại nặng của màng, Khóa luận tốt nghiệp, Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, Hà Nội.
14. Trịnh Văn Nhân, Ngô Thị Nga (1999), Giáo trình công nghệ sử lý nước thải, Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội.
15. Nguyễn Hữu Phú (2001), Cơ sở lý thuyết và công nghệ xử lý nước tự nhiên, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội.
16. Quy chuẩn kỹ thuâ ̣t quốc gia: QCVN 01:2009/BYT, QCVN 02:2009/BYT 17. Tiêu chuẩn Việt Nam: TCVN 4574-88, TCVN-4578-88.
18. Nguyễn Hoa Thịnh, Nguyễn Đình Đức (2002), Vật liệu composite cơ học và công nghệ, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội.
19. Trung tâm Khoa học và Công nghệ Môi trƣờng, Kết quả nghiên cứu khảo sát thuộc chương trình điều tra cơ bản và môi trường, Đại học bách khoa Hà Nội 1997.
20. Lê Minh Triết (1975), Plasma – trạng thái thứ tư của vật chất, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội.
21. Vũ Quỳnh Thƣơng (2008), Nghiên cứu chế tạo màng lọc composite từ Cellulose nitrate và cellulose acetate, Luận văn Thạc sỹ khoa học, Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, Hà Nội.
Tiếng Anh
22. A. J. Abrahamse, A. van der Padt, and R. M. Boom (2004), “Possibility for dye
removal from dyeing effluents by membrane filtration method’’ Journal of
Membrane Science, 230, 149-159.
23. Ahmad Rahimpour, Sayed Siavash Madaeni, Mohsen Jahanshahi, Yaghoub Mansourpanah and Narmin Mortazavian (2009), “Development of high performance nano – porous polyethersulfone ultrafiltration membranes
69
with hydrophilic surface and superior antifouling properties”, Applied Surface Science, Vol. 255, pp. 9166–9173.
24. Allan S. Hoffman (1995), “Surface modification of polymes”, Chinese Journal of Polyme Science, Vol. 13, No. 3, pp. 195–203.
25. Baker (2004), Membrane Technology and Applications, John Wiley & Sons, Ltd, Chicheste.
26. Bozena Kaeselevl, John Pieracci, Georges Belfort (2001), “Photoinduced grafting of ultrafiltration membranes: comparison of poly(ethersulfone) and poly(sulfone)”, Journal of Membrane Science, Vol. 194, pp. 245–261.
27. BÖ. Böhnke and K. Pöppinghaus, W. Fresenius and W. Schneider (1989) “Wastewater Technology”. Origin, Collection, Trebarent and Analysis of Wastewater, Springer Verlag, Berlin.
28. B. R. Gutman (1987), Membrane Filtration, Adam Hilger, Bristol.
29. Breslau B. R., Larsen P. H., Milnes B. A. and Waugh S. L. (1988), “The Application of Ultrafiltration Technology in the Food Processing Industry”,
The Sixth Annual Membrane Technology/Planning Conference, Cambridge. 30. C. Visvathan (1994), Waste Minimization Opporturnities in Textile Dyeing
Industry, AIT, Publication, First Edition.
31. Dattatray S. Wavhal, Ellen R. Fisher (2004), “Modification of polysulfone ultrafiltration membranes by CO2 plasma trebarent”, Desalination, Vol.172, pp. 189–205.
32. E. Drioli, L. Giorno (1987), Membrane Operation, Wiley-VCH, Weinheim 33. Figoli A., De Luca G., Lamerata F., and Drioli E. (2006), “Preparation and
characterization of novel PEEKWC capsules by phase inversion technique”,
Desalination, Vol. 199, pp. 115–117.
34. 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, pp. 2809 – 2827.
70
35. Gijsbertsen A. J. Abrahamse, van der Padt A., and Boom R. M. (2004), “Status of cross-flow membrane emulsification and outlook for industrial application”, Journal of Membrane Science, Vol. 230, pp. 149–159. 36. Hyun-Ah Kim, Jae-Hoon Choi, Satoshi Takizawa (2007), “Comparison of
initial filtration resistance by pretrebarent processes in the nanofiltration for drinking water trebarent”, Separation and Purification Technology, 56, 354– 362.
37. J. P.van’ Hul, I G Rascz and T Reith (1997), The application of membrane technology for reuse of process water and minimisatation of waste water in a textile washing range, p 287 – 294. JSDC volume 113, OCTOBER .
38. LIU Feini, ZHANG Guoliang, MENG Qin and ZHANG Hongzi (2008), “Performance of Nanofiltration and Reverse Osmosis Membranes in Metal Effluent Trebarent”, Chinese Journal of Chemical Engineering, 16 (3), 441- 445.
39. M. Muder (1998), Basic Principles of Membrane Technology, Kluwer Academic Publisher, Dordrecht
40. M. Gholi, S. Nasseri, M. R. Alizadeh Fard, A. Mesdaghina, F Vaeri, A. Mahvil, K Naddaffi (2001), “Dye removal from Effuents of textile Industries by ISO9888 Method and Membrane Technology”, p 73- 80, Iranian J Publ. Heath, Vol. 30, Nos. 1-2.
41. P. Mimikulasek and Jiris Curhora (2001), “Nafiltration used for desalination and concentration in the manufacre of liquid dyes production”, pp. 379 – 394,
Iranian J Publ. Heath, Vol. 30, Nos. 1-2.
42. R. W. Baker (2004), Membrane Technology and Applications, John Wiley & Sons, Ltd, Chichester.
43. R. Rautenbach and R. Albrecht (1989), Membrane Processes, John Wiley & Sons Inc., Chichester.
44. S.S. Madaeni (1999), “The application of membrane technology for water disinfection”, Review paper, Wat. Res., Vol. 33, (2), 301-308.
71
45. Sylwia Mozia, Antoni W.Mozrawiski, Masahiro Toyada, Mochio Inagaki (2008), “Effectiveness of photodecomposition of an azo dye on novel anatase – phase TiO2 and two commerical photocatalysts in a photocatalytic membrane reactor (PMR)”, Separation and Purification Technology, Vol.63, pp. 386-391 46. T. H. Seltzer (1987), Filtration in the Pharmaceutical Industry, New York 47. T. Wakashima, M. Shimizu, M. Kukizaki (2000), Advanced Drug Delivery