PL232154B1 - Sposób otrzymywania membran polimerowych modyfikowanych nanorurkami tytanianowymi - Google Patents
Sposób otrzymywania membran polimerowych modyfikowanych nanorurkami tytanianowymiInfo
- Publication number
- PL232154B1 PL232154B1 PL419844A PL41984416A PL232154B1 PL 232154 B1 PL232154 B1 PL 232154B1 PL 419844 A PL419844 A PL 419844A PL 41984416 A PL41984416 A PL 41984416A PL 232154 B1 PL232154 B1 PL 232154B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- membrane
- nanotubes
- solvent
- titanate nanotubes
- membranes
- Prior art date
Links
- 239000002071 nanotube Substances 0.000 title claims description 26
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 23
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical group [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 19
- 229920005597 polymer membrane Polymers 0.000 title claims description 4
- 239000004695 Polyether sulfone Substances 0.000 claims description 24
- 229920006393 polyether sulfone Polymers 0.000 claims description 24
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 16
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims description 8
- 238000000614 phase inversion technique Methods 0.000 claims description 7
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 5
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 claims description 3
- 239000003607 modifier Substances 0.000 claims description 3
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims description 3
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 62
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 12
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 description 9
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical group O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 8
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 8
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 8
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 description 8
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 7
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 6
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 108091003079 Bovine Serum Albumin Proteins 0.000 description 5
- 241000588724 Escherichia coli Species 0.000 description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229940098773 bovine serum albumin Drugs 0.000 description 4
- 238000010612 desalination reaction Methods 0.000 description 4
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 239000012527 feed solution Substances 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000001471 micro-filtration Methods 0.000 description 3
- 229920002492 poly(sulfone) Polymers 0.000 description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 3
- 101100243454 Caenorhabditis elegans pes-10 gene Proteins 0.000 description 2
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical group O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FOIXSVOLVBLSDH-UHFFFAOYSA-N Silver ion Chemical compound [Ag+] FOIXSVOLVBLSDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 2
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 2
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 2
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 2
- 238000000527 sonication Methods 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229920001817 Agar Polymers 0.000 description 1
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 1
- 239000004604 Blowing Agent Substances 0.000 description 1
- 229920001661 Chitosan Polymers 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical group [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005751 Copper oxide Substances 0.000 description 1
- 229920012266 Poly(ether sulfone) PES Polymers 0.000 description 1
- 239000004693 Polybenzimidazole Substances 0.000 description 1
- 239000004697 Polyetherimide Substances 0.000 description 1
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 description 1
- BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N Selenium Chemical compound [Se] BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M Sodium laurylsulphate Chemical compound [Na+].CCCCCCCCCCCCOS([O-])(=O)=O DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 1
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010445 TiO2 P25 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000008272 agar Substances 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HPTYUNKZVDYXLP-UHFFFAOYSA-N aluminum;trihydroxy(trihydroxysilyloxy)silane;hydrate Chemical compound O.[Al].[Al].O[Si](O)(O)O[Si](O)(O)O HPTYUNKZVDYXLP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007743 anodising Methods 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 229910000431 copper oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 1
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 1
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N ether Substances CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 ether ketone-aminomodified titanium Chemical class 0.000 description 1
- 229910052621 halloysite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010335 hydrothermal treatment Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 1
- QYSGYZVSCZSLHT-UHFFFAOYSA-N octafluoropropane Chemical compound FC(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)F QYSGYZVSCZSLHT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 1
- 229920002852 poly(2,6-dimethyl-1,4-phenylene oxide) polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920001643 poly(ether ketone) Polymers 0.000 description 1
- 229920002480 polybenzimidazole Polymers 0.000 description 1
- 229920000570 polyether Polymers 0.000 description 1
- 229920001601 polyetherimide Polymers 0.000 description 1
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 description 1
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 description 1
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 125000002924 primary amino group Chemical group [H]N([H])* 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000013557 residual solvent Substances 0.000 description 1
- 239000012465 retentate Substances 0.000 description 1
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011669 selenium Substances 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003608 titanium Chemical class 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021642 ultra pure water Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 description 1
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Description
Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania membran polimerowych modyfikowanych nanorurkami tytanianowymi. Proponowane membrany mogą znaleźć w szczególności zastosowanie w procesach oczyszczania wody i ścieków.
Membrany stosowane w procesach ciśnieniowych, takich jak mikrofiltracja (MF) i ultrafiltracja (UF) mogą być wykonane z różnych polimerów, np. polieterosulfonu (PES), polisulfonu (PSU), poli(fluorku winylidenu) (PVDF) i in. Membrany z PES charakteryzują się dobrą wytrzymałością w szerokim zakresie temperatur (z reguły do 95°C) i pH (z reguły 2,5-12) oraz dobrą wytrzymałością mechaniczną. Wykazują jednak niską hydrofilowość, co przekłada się na niską przepuszczalność wody i ich znaczną podatność na blokowanie zanieczyszczeniami organicznymi zawartymi w nadawie (roztworze zasilającym). Membrany stosowane w procesach ciśnieniowych, takich jak MF i UF, są ponadto narażone na zjawisko biofoulingu, tj. rozwoju biofilmu na ich powierzchni.
W celu ograniczenia blokowania membran poddaje się je różnym modyfikacjom, między innymi polegającym na wprowadzeniu w ich strukturę nanomateriałów.
Wykorzystując nanorurki węglowe E. Celik, H. Park, H. Choi, H. Choi (Water Res. 45 (2011) 274-282) osiągnęli podwyższenie strumienia permeatu i spowolnienie tempa blokowania membrany z PES. W publikacji autorstwa N. Phao, E. N. Nxumalo, B. B. Mamba, S. D. Mhlanga (Phys. Chem. Earth 66 (2013) 148-156) opisano zastosowanie membran z PES modyfikowanych nanorurkami węglowymi domieszkowanymi azotem. Opracowane membrany charakteryzowały się wyższym strumieniem permeatu i ograniczoną podatnością na blokowanie. Podobne wyniki uzyskano modyfikując membranę z PES za pomocą nanocząstek srebra (A. Ananth, G. Arthanareeswaran, A.F. Ismail, Y.S. Mok, T. Maatsura, Colloid Surface A (2014) 451, 151-160). Nanocząstki srebra użyte zostały również przez M. S. Mauter, Y. Wang, K. C. Okemgbo, C. O. Osuji, E. P. Giannelis, M. Elimelech (ACS Appl. Mater. Interfaces 3 (8) (2011) 2861-2868), a także przez M. C. Cruz, G. Ruano, M. Wolf, D. Hecker, E. C. Vidaurre, R. Schmittgens, V. Beatriz Rajal (Chem. Eng. Res. Des. 94 (2015) 524-537) oraz D. Y. Koseoglu-Imer, B. Kose, M. Altinbas, I. Koyuncu (J. Membrane Sci. 428 (2013) 620-628) w celu ograniczenia biofoulingu (rozwoju biofilmu na powierzchni membran).
Ponadto membrany z PES modyfikowano za pomocą SiO2 (J. Huang, K. Zhang, K. Wang, Z. Xie, B. Ladewig, H. Wang, J. Membrane Sci. (2012) 423-424, 363-370), AI2O3 (J.C. Mierzwa, V. Arieta, M. Verlage, J. Carvalho, C.D. Vecitis, Desalination (2013) 314, 147-158; M. Homayoonfal, M. R. Mehrnia, S. Rahmani, Y. M. Mojtahedi, J. Ind. Eng. Chem. 22 (2015) 357-367), nanorurek haloizytowych (H. Yu, Y. Zhang, X. Sun, J. Liu, H. Zhang, Chem. Eng. J. (2014) 237, 322-328; Y. Chen, Y. Zhang, H. Zhang, J. Liu, C. Song, Chem. Eng. J. 365 (2015) 70-78), nanocząstek ZnO (H. Rajabi, N. Ghaemi, S. S. Madaeni, P. Daraei, B. Astinchap, S. Zinadini, S. H. Razavizadeh, Appl. Surf. Sei. (2015) 349, 66-77; H. Isawi, M. H. El-Sayed, X. Feng, H. Shawky, M. S. Abdel Mottaleb, Appl. Surf. Sei. 385, 2016, 268-281), nanocząstek selenu i miedzi (N. Akar, B. Asar, N. Dizge, I. Koyuncu, J. Membrane Sei. 437 (2013) 216-226) i in.
W literaturze przedmiotu opisane jest również otrzymywanie membran modyfikowanych nanorurkami tytanowymi (tj. o strukturze TiO2) lub tytanianowymi. Oba rodzaje nanorurek oznaczane są zwykle akronimem TNT. Nanorurki takie stosowano m.in. do modyfikacji membran polieterosulfonowych dedykowanych do odsalania wody metodą próżniowej destylacji membranowej (H. Abdallah, A. F. Moustafa, A. A. AlAnezi, H.E.M. El-Sayed, Desalination 346 (2014) 30-36). Wg opisanej metody najpierw rozpuszczono 5%mas. tetrametylsiloksanu w acetonitrylu i dodano 5%mas. nanorurek tytanowych. Osobno rozpuszczono 10%mas. PES w N-metylopirolidonie, a następnie mieszano go z roztworem zawierającym TNT. Tak przygotowany roztwór błonotwórczy wylewano na płytce szklanej za pomocą aplikatora i zanurzano całość w kąpieli wodnej w wodzie destylowanej. Również w pracy M. Shaban, H. AbdAllah,
L. Said, H. S. Hamdy, A. A. Khalek (Chem. Eng. Res. Des. 95 (2015) 307-316) opisano metodę inwersji faz, lecz wykorzystując jako roztwór błonotwórczy mieszaninę zawierającą 10% mas. PES, 0,5% dodecylosiarczan sodu i odpowiednią ilość TNT otrzymanych metodą hydrotermalną w N-metylopirolidonie. Natomiast w pracy R. J. Gohari, W. J. Lau, E. Halakoo, A. F. Ismail, F. Korminouri, T. Matsuura,
M. S. J. Gohari, Md. N. K. Chowdhury, (New J. Chem. 39 (2015) 8263-8272) opisano otrzymywanie membran z PES modyfikowanych nanorurkami tytanianowymi do usuwania arsenu z wody. Na początku rozpuszczono związek porotwórczy poliwinylopirolidon w N-metylopirolidonie i dodano TNT otrzymane metodą hydrotermalną. Mieszaninę tę poddawano działaniu ultradźwięków przez 12 h, po czym dodano do niej PES w formie granulatu, utrzymując temperaturę 60°C. Tak przygotowany rozwór błonotwórczy
PL 232 154 B1 ponownie poddawano działaniu ultradźwięków, a następnie wylewano na szklanej płytce za pomocą aplikatora. Całość pozostawiono na 30 sekund na powietrzu do odparowania rozpuszczalnika, po czym zanurzono w kąpieli w wodzie dejonizowanej. TNT znalazły również zastosowanie do otrzymywania membran fotokatalitycznych (K. Fischer, R. Glaser, A. Schulze, Appl. Catal. B-Environ. (2014) 160-161, 456-464). W pracy tej opisano wytwarzanie nanorurek za pomocą anodowania wcześniej naniesionej na membranę warstwy tytanu.
Oprócz polieterosulfonu wykorzystuje się również inne polimery: polieteroimid (A. Sumisha, G. Arthanareeswaran, A. F. Ismail, D. P. Kumarc, M. V. Shankarc, RSC Adv., 2015, 5, 39464-39473) polibenzimidazol i poli(2,6-dimetylo-1,4-fenylenotlenek) (V. Giel, B. Galajdova, D. Popelkova, J. Kredatusova, M. Trchova, E. Pavlova, H. Beneś, R. Valek, J. Peter, Desalin. Water Treat. 56, 12 (2015) 3285-3293) polisulfon i chitozan (R. Kumar, A. M. Isloor, A.F. Ismail, S. A. Rashid, A. Al Ahmed, Desalination 316 (2013) 76-84) i inne.
Membrany modyfikowane TNT opisano również w patentach: CN101717984 L. Zixia, X. Kefeng, X. Hua, Z. Haoli, Method for preparing titanium dioxide nanotube membrane przedstawia otrzymywanie membran modyfikowanych TNT metodą elektrolitycznego utleniania; CN104028121 W. Hong, X. Quingping, J. Zhongyi, G. Yunying, L. Congdi, L. Tianyu, S. Yue, Sulfonated polyether ether ketone-aminomodified titanium nanotube hybrid membrane and preparation and application thereof opisuje wytwarzanie membran z amino-modyfikowanych nanorurek tytanowych i sulfonowanego poli(eteroeteroketonu), natomiast CN101684566 Z. Ge, Titanium dioxide nanometer membrane and preparation method thereof przedstawia otrzymywanie membran za pomocą utleniania anodowego, a następnie elektrochemicznego osadzania tlenku miedzi.
Brak jest natomiast w literaturze informacji o otrzymywaniu membran ultrafiltracyjnych o podwyższonej odporności na blokowanie przez substancje organiczne oraz o podwyższonej odporności na rozwój biofilmu, wytwarzanych metodą inwersji faz z polieterosulfonu, N,N-dimetyloformamidu (DMF) oraz nanorurek tytanianowych otrzymanych metodą hydrotermalną.
Sposób otrzymywania membran polimerowych modyfikowanych nanorurkami tytanianowymi, według wynalazku, metodą inwersji faz - wariant mokry, z użyciem polieterosulfonu, charakteryzuje się tym, że polieterosulfon w ilości 10-20% masowych miesza się z rozpuszczalnikiem w postaci N,N-dimetyloformamidu oraz nanorurkami tytanianowymi jako modyfikatorem w ilości od 2 do 10% masowych w stosunku do polieterosulfonu. Stosuje się nanorurki tytanianowe otrzymane metodą hydrotermalną, o średnicy wewnętrznej w zakresie 2,8 nm-4,6 nm, a zewnętrznej 6,4 nm-9,1 nm, o powierzchni właściwej Sbet = 370-390 m2/g. Wykorzystując metodę inwersji faz jako nierozpuszczalnik stosuje się wodę destylowaną. W celu wymieszania nanorurek tytanianowych z rozpuszczalnikiem oraz polimerem stosuje się ultradźwięki.
Zaletą sposobu według wynalazku jest otrzymanie membran o podwyższonej odporności na blokowanie przez substancje organiczne oraz podwyższonej odporności na rozwój biofilmu dzięki czemu znacznie ogranicza się zjawisko blokowania membrany przez związki organiczne zawarte w nadawi e (roztworze zasilającym) oraz uzyskuje znaczną poprawę właściwości antybakteryjnych membrany.
Sposób według wynalazku bliżej objaśniony jest w przykładach wykonania.
P r z y k ł a d 1
Membranę PES15/TNT2% otrzymano w następujący sposób. Membranę wytworzono metodą inwersji faz (wariant mokry) używając polieterosulfonu w postaci granulatu, N,N-dimetyloformamidu (DMF) jako rozpuszczalnika polimeru, wody destylowanej jako nierozpuszczalnika oraz nanorurek tytanianowych (TNT) jako modyfikatora.
Nanorurki tytanianowe otrzymano metodą hydrotermalną z ditlenku tytanu Aeroxide® TiO2 P25 na podstawie metodyki podanej w S. Mozia, E. Borowiak-Paleń, J. Przepiórski, B. Grzmil, T. Tsumura, M. Toyoda, J. Grzechulska-Damszel, A. W. Morawski, J. Phys. Chem. Solids 71(3) (2010) 263-272. Według tej metody do naczynia teflonowego odważono 1,5 g TiO2 i dodano roztworu 10 mol/dm3 NaOH, po czym mieszaninę poddano działaniu ultradźwięków, a następnie umieszczono ją w autoklawie na okres 24 h w temperaturze 130°C. Po zakończeniu obróbki hydrotermalnej otrzymany osad przemywano wodą ultraczystą (18,2 ΜΩ-cm w 25°C) i 0,1 mol/dm3 roztworem HCl, po czym go suszono w 80°C. Średnica wewnętrzna oraz zewnętrzna nanorurek wynosiła, odpowiednio, od 2,8 nm do 4,6 nm oraz od 6,4 nm do 9,1 nm, a powierzchnia właściwa Sbet = 370-390 m2/g.
W celu przygotowania roztworu błonotwórczego do szklanej butelki wprowadzono 168 mg TNT oraz 50 cm3 rozpuszczalnika. Roztwór poddano działaniu ultradźwięków przez 30 minut w celu dyspersji TNT w rozpuszczalniku. Następnie dodano 8,22 g PES i wprowadzono mieszadełko magnetyczne.
PL 232 154 B1
Szklaną butelkę szczelnie zamknięto. Polimer z rozpuszczalnikiem mieszano przez 24 h w temperaturze pokojowej na mieszadle magnetycznym. Po tym czasie mieszaninę ponownie poddano działaniu ultradźwięków przez 15 minut i pozostawiono do odgazowania. Tak przygotowaną mieszaninę wylano w postaci filmu o grubości 150 μm za pomocą aplikatora na szklanej płytce. Roztwór pozostawiono do odparowania na powietrzu przez okres ok. 10 sekund przed zanurzeniem w kąpieli wodnej (woda destylowana) o temperaturze 20 ± 2°C. Woda pełniła rolę nierozpuszczalnika. Gotową membranę pozostawiono na okres 24 h w wodzie destylowanej w celu wypłukania pozostałości rozpuszczalnika.
Do badań blokowania membrany zastosowano instalację do ultrafiltracji (UF) wyposażoną w moduł membranowy ze stali nierdzewnej, pompę tłokową i zbiornik nadawy. Ciśnienie regulowano za pomocą zaworu iglicowego. Roztwór zasilający kierowany był do modułu membranowego, gdzie ulegał podziałowi na dwa strumienie: permeat i retentat. Zastosowano ciśnienie transmembranowe AP = 1, 2 lub 3 bar i temperaturę nadawy równą 20 ± 1°C. Arkusz membrany o powierzchni 25 cm2 umieszczono w module membranowym. W trakcie procesu mierzono strumień permeatu przepływającego przez membranę podczas ultrafiltracji wody destylowanej (maksymalny strumień permeatu, Jmax) oraz roztworu surowiczej albuminy wołowej (BSA) o stężeniu 1 g/dm3 (Jbsa). Oznaczeń zawartości BSA w nadawie i permeacie dokonano mierząc stężenie ogólnego węgla organicznego za pomocą analizatora węgla organicznego.
Dla porównania przeprowadzono również badania membrany z PES przygotowanej według tego samego sposobu, lecz niezawierającej nanorurek tytanianowych (PES15/TNT0%).
Podczas ultrafiltracji roztworu BSA przez membranę PES15/TNT2% strumień permeatu obniżył się o 30% przy zastosowaniu AP = 1 bar, o 32% przy AP = 2 bar i o 41% przy AP = 3 bar w porównaniu ze strumieniem zmierzonym w odniesieniu do wody destylowanej (Jmax). Spadek ten był mniej zauważalny niż w przypadku zastosowania membrany niemodyfikowanej, gdzie strumień permeatu obniżył się o 65% przy AP = 1 bar, o 66% przy AP = 2 bar i o 71% przy AP = 3 bar. Wykazano ponadto wyższy stopień retencji albuminy wołowej przez membranę PES15/TNT2% (99,7%) niż przez membranę niemodyfikowaną PES15/TNT0% (94,5%).
P r z y k ł a d 2
Membranę PES15/TNT2% otrzymaną jak w przykładzie 1, poddano badaniom właściwości antybakteryjnych.
Badanie właściwości antybakteryjnych wykonywano w następujący sposób. W zlewce zawierającej 200 cm3 sterylnego bulionu odżywczego (BTL, Polska) umieszczano membranę o rozmiarze 2,5 cm x 2,5 cm. Całość zaszczepiano 0,5 cm3 24 h kultury bakterii Escherichia coli (szczep K12 (ACCT 25922)), której gęstość określono w skali McFarlanda jako 2,0 (co odpowiada gęstości 6,0 x 108, log10 = 8,78) komórek. Zlewkę umieszczano w cieplarce w temp. 37°C, zapewniając stałe mieszanie z prędkością 50 obr./min. Po 24 h pobierano 1 cm3 roztworu, a następnie dokonywano serii rozcieńczeń dziesiętnych w wodzie do rozcieńczeń (0,85% NaCl) i zaszczepiano na płytkach Petriego z agarem PCA (BTL, Polska). Płytki Petriego umieszczano w cieplarce na 24 h w temp. 37°C. Po upływie tego czasu liczono kolonie bakteryjne i określano liczbę bakterii jako CFU/ml.
Liczba kolonii E. coli w obecności membrany PES15/TNT2% wyniosła 2,5 x 105 (co odpowiada 5,4 log10 CFU/ml) i była niższa niż wyznaczona w obecności membrany niemodyfikowanej PES15/TNT0% (5,0 x 107, co odpowiada 9,1 log10 CFU/ml), a także niższa niż w przypadku próby ślepej nie zawierającej żadnej membrany (6,7 x 1010, co odpowiada 10,8 log10 CFU/ml).
P r z y k ł a d 3
Do badań właściwości antybakteryjnych zastosowano membranę PES15/TNT5% otrzymaną jak w przykładzie pierwszym, z tym że do szklanej butelki odważono 420 mg TNT i dodano 50 cm3 rozpuszczalnika, a po 30 minutach działania ultradźwięków dodano 7,96 g PES. Badania właściwości antybakteryjnych prowadzono wg sposobu przedstawionego w przykładzie 2.
Liczba kolonii E. coli w obecności membrany PES15/TNT5% wyniosła 7,0 x 104 (co odpowiada 4,85 log10 CFU/ml) i była niższa niż wyznaczona w obecności membrany niemodyfikowanej PES15/TNT0% (5,0 x 107, co odpowiada 9,1 log10 CFU/ml), a także niższa niż w przypadku próby ślepej nie zawierającej żadnej membrany (6,7 x 1010, co odpowiada 10,8 log10 CFU/ml).
PL 232 154 B1
P r z y k ł a d 4
Do badań właściwości antybakteryjnych zastosowano membranę PES20/TNT5% otrzymaną jak w przykładzie pierwszym, z tym, że do szklanej butelki odważono 594 mg TNT i dodano 50 cm3 rozpuszczalnika, a po 30 minutach działania ultradźwięków dodano 11,28 g PES. Badania właściwości antybakteryjnych prowadzono wg sposobu przedstawionego w przykładzie 2.
Liczba kolonii E. coli w obecności membrany PES20/TNT5% wyniosła 8,0 x 104 (co odpowiada 4,9 log10 CFU/ml) i była niższa niż wyznaczona w obecności membrany niemodyfikowanej PES15/TNT0% (5,0 x 107, co odpowiada 9,1 log10 CFU/ml), a także niższa niż w przypadku próby ślepej nie zawierającej żadnej membrany (6,7 x 1010, co odpowiada 10,8 log10 CFU/ml).
P r z y k ł a d 5
Do badań właściwości antybakteryjnych zastosowano membranę PES10/TNT10% otrzymaną jak w przykładzie pierwszym, z tym, że do szklanej butelki odważono 528 mg TNT i dodano 50 cm3 rozpuszczalnika, a po 30 minutach działania ultradźwięków dodano 4,75 g PES. Badania właściwości antybakteryjnych prowadzono wg sposobu przedstawionego w przykładzie 2.
Liczba kolonii E. coli w obecności membrany PES10/TNT10% wyniosła 1,0 x 104 (co odpowiada 4,0 log10 CFU/ml) i była niższa niż wyznaczona w obecności membrany niemodyfikowanej PES15/TNT0% (5,0 x 107, co odpowiada 9,1 log10 CFU/ml), a także niższa niż w przypadku próby ślepej nie zawierającej żadnej membrany (6,7 x 1010, co odpowiada 10,8 log10 CFU/ml).
Zastrzeżenia patentowe
Claims (4)
1. Sposób otrzymywania membran polimerowych modyfikowanych nanorurkami tytanianowymi, metodą inwersji faz - wariant mokry, z użyciem polieterosulfonu, znamienny tym, że polieterosulfon w ilości 10-20% masowych miesza się z rozpuszczalnikiem w postaci N,N-dimetyloformamidu oraz nanorurkami tytanianowymi jako modyfikatorem w ilości od 2 do 10% masowych w stosunku do polieterosulfonu.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się nanorurki tytanianowe otrzymane metodą hydrotermalną, o średnicy wewnętrznej w zakresie 2,8 nm - 4,6 nm, a zewnętrznej 6,4 nm - 9,1 nm, o powierzchni właściwej Sbet = 370-390 m2/g.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w metodzie inwersji faz jako nierozpuszczalnik stosuje się wodę destylowaną.
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w celu wymieszania nanorurek tytanianowych z rozpuszczalnikiem oraz polimerem stosuje się ultradźwięki.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL419844A PL232154B1 (pl) | 2016-12-16 | 2016-12-16 | Sposób otrzymywania membran polimerowych modyfikowanych nanorurkami tytanianowymi |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL419844A PL232154B1 (pl) | 2016-12-16 | 2016-12-16 | Sposób otrzymywania membran polimerowych modyfikowanych nanorurkami tytanianowymi |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL419844A1 PL419844A1 (pl) | 2018-06-18 |
| PL232154B1 true PL232154B1 (pl) | 2019-05-31 |
Family
ID=62554093
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL419844A PL232154B1 (pl) | 2016-12-16 | 2016-12-16 | Sposób otrzymywania membran polimerowych modyfikowanych nanorurkami tytanianowymi |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL232154B1 (pl) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| PL235250B1 (pl) * | 2018-02-02 | 2020-06-15 | Zachodniopomorski Univ Technologiczny W Szczecinie | Sposób otrzymywania roztworu błonotwórczego do wytwarzania membran polimerowych o podwyższonej odporności na blokowanie przez substancje organiczne oraz podwyższonej przepuszczalności wody |
-
2016
- 2016-12-16 PL PL419844A patent/PL232154B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL419844A1 (pl) | 2018-06-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Shahabi et al. | Synthesis and characterization of novel g-C3N4 modified thin film nanocomposite reverse osmosis membranes to enhance desalination performance and fouling resistance | |
| Yu et al. | Development of a hydrophilic PES ultrafiltration membrane containing SiO2@ N-Halamine nanoparticles with both organic antifouling and antibacterial properties | |
| Mollahosseini et al. | The effect of silver nanoparticle size on performance and antibacteriality of polysulfone ultrafiltration membrane | |
| CN105195025B (zh) | 采用载银纳米复合材料制备抗菌抗污染超滤膜的方法 | |
| Safarpour et al. | Preparation of a novel polyvinylidene fluoride (PVDF) ultrafiltration membrane modified with reduced graphene oxide/titanium dioxide (TiO2) nanocomposite with enhanced hydrophilicity and antifouling properties | |
| Orooji et al. | Preparation of anti-adhesion and bacterial destructive polymeric ultrafiltration membranes using modified mesoporous carbon | |
| Thuyavan et al. | Preparation and characterization of TiO2-sulfonated polymer embedded polyetherimide membranes for effective desalination application | |
| Rostam et al. | Antibacterial surface modified of novel nanocomposite sulfonated polyethersulfone/polyrhodanine membrane | |
| Yogarathinam et al. | Concentration of whey protein from cheese whey effluent using ultrafiltration by combination of hydrophilic metal oxides and hydrophobic polymer | |
| US20110024355A1 (en) | Antimicrobial membranes | |
| CN102573501A (zh) | 银-氧化锌纳米复合物 | |
| CN102443187B (zh) | 一种利用亲水改性无机填料作为致孔剂制备多孔膜的方法 | |
| WO2018070616A1 (ko) | 술폰화된 탄소나노튜브 및 술폰화된 그래핀 옥사이드를 포함하는 친수성 분리막 제조용 고분자 조성물 | |
| Pereira et al. | Preparation of polysulfone-based PANI–TiO 2 nanocomposite hollow fiber membranes for industrial dye rejection applications | |
| CN102728240A (zh) | 一种新型聚偏氟乙烯膜及其制备方法和应用 | |
| CN111974231B (zh) | 一种表面改性抗污染纳滤膜的制备方法 | |
| CN107670515A (zh) | 一种高亲水性无机‑有机杂化抗菌超滤膜及其制备方法 | |
| Rameesha et al. | Efficacy of MOF-199 in improvement of permeation, morphological, antifouling and antibacterial characteristics of polyvinylidene fluoride membranes | |
| Mozia et al. | Polyethersulfone ultrafiltration membranes modified with hybrid Ag/titanate nanotubes: Physicochemical characteristics, antimicrobial properties, and fouling resistance | |
| PL232154B1 (pl) | Sposób otrzymywania membran polimerowych modyfikowanych nanorurkami tytanianowymi | |
| Raval et al. | Chitosan-zinc oxide supramolecular assembly over Polysulfone ultrafiltration membrane for antifungal membrane surface formation | |
| Muhammad et al. | Silver nanoparticles decorated polyhedral oligomeric silsesquioxane nanocages as an effective nanoadditive for improved structural and biological properties of poly (vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene) nanofiltration membrane | |
| WO2018030596A1 (ko) | 술폰화된 무기 입자를 포함하는 친수성 분리막 제조용 고분자 조성물 | |
| Li et al. | Fabrication of phenolic resin based desalting membrane with ordered mesostructure and excellent chlorine resistance | |
| Rezaee et al. | Evaluation of a nanohybrid membrane (PSF/ZnO) efficiency in natural organic matter removal from water |