PL240305B1 - Method for obtaining the film-forming solution intended for production of polymer membranes with increased resistance to development of biofilm - Google Patents
Method for obtaining the film-forming solution intended for production of polymer membranes with increased resistance to development of biofilm Download PDFInfo
- Publication number
- PL240305B1 PL240305B1 PL424456A PL42445618A PL240305B1 PL 240305 B1 PL240305 B1 PL 240305B1 PL 424456 A PL424456 A PL 424456A PL 42445618 A PL42445618 A PL 42445618A PL 240305 B1 PL240305 B1 PL 240305B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- membrane
- film
- polyethersulfone
- solution
- dimethylformamide
- Prior art date
Links
Landscapes
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
Abstract
Przedmiotem zgłoszenia jest sposób otrzymywania roztworu błonotwórczego, polegający na tym, że nanorurki tytanianowe dysperguje się w N,N-dimetyloformamidzie z zastosowaniem ultradźwięków, po czym otrzymaną zawiesinę łączy się z polieterosulfonem, a powstały roztwór poddaje mieszaniu. Sposób ten charakteryzuje się tym, że ultradźwięki podczas dyspergowania nanorurek w N,N-dimetyloformamidzie stosuje się przez 0,5 - 5,0 godzin, po czym dyspersję miesza się z roztworem polieterosulfonu w N,N-dimetyloformamidzie w temperaturze 20 - 25°C z prędkością 200 obr/minutę przez 2 godziny. Tak otrzymany roztwór błonotwórczy pozostawia się do odgazowania. Polieterosulfon stosuje się w ilości 15% masowych. Stosuje się nanorurki tytanianowe w ilości 1% masowych w stosunku do polieterosulfonu, otrzymane metodą hydrotermalną, o średnicy wewnętrznej/zewnętrznej w zakresie, odpowiednio, od 4 nm do 8,3 nm oraz od 8 nm do 13 nm, oraz długości w zakresie od 74 do 164 nm. Do wytwarzania ultradźwięków stosuje się urządzenia o mocy 130 - 320 W, częstotliwości 20 - 40 kHz i amplitudzie 40 - 80%.The subject of the application is a method of obtaining a film-forming solution, consisting in the fact that titanate nanotubes are dispersed in N,N-dimethylformamide using ultrasounds, then the obtained suspension is combined with polyethersulfone, and the resulting solution is stirred. This method is characterized by the fact that ultrasounds during the dispersion of nanotubes in N,N-dimethylformamide are used for 0.5 - 5.0 hours, after which the dispersion is mixed with a solution of polyethersulfone in N,N-dimethylformamide at a temperature of 20 - 25°C at 200 rpm for 2 hours. The film-forming solution thus obtained is allowed to degas. The polyethersulfone is used in an amount of 15% by weight. Titanate nanotubes are used in the amount of 1% by mass in relation to polyethersulfone, obtained by the hydrothermal method, with an internal/external diameter ranging from 4 nm to 8.3 nm and from 8 nm to 13 nm, respectively, and a length ranging from 74 up to 164nm. To produce ultrasound, devices with a power of 130 - 320 W, a frequency of 20 - 40 kHz and an amplitude of 40 - 80% are used.
Description
PL 240 305 B1PL 240 305 B1
Opis wynalazkuDescription of the invention
Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania roztworu błonotwórczego do wytwarzania membran polimerowych o podwyższonej odporności na rozwój biofilmu, zawierających nanorurki tytanianowe.The subject of the invention is a method of obtaining a film-forming solution for the production of polymer membranes with increased resistance to biofilm development, containing titanate nanotubes.
Jednym z najistotniejszych problemów eksploatacyjnych towarzyszących ciśnieniowym procesom membranowym jest zjawisko blokowania membran (fouling). Fouling polega na akumulacji zawartych w strumieniu zasilającym (nadawie) zanieczyszczeń na powierzchni i wewnątrz porów membrany. Prowadzi to do ograniczenia przepuszczalności membrany i spadku wydajności procesu separacji, a także skrócenia czasu życia membrany i wzrostu kosztów procesu. Jednym z rodzajów blokowania jest biofouling spowodowany przez mikroorganizmy, przede wszystkim bakterie, które na powierzchni membrany tworzą biofilm. W celu zminimalizowania powstawania biofilmu opracowuje się membrany polimerowe o poprawionych właściwościach bakteriobójczych poprzez włączanie nanomateriałów do polimerowej matrycy membranowej, takich jak nanocząstki ditlenku tytanu, srebra, miedzi, tlenku cynku, haloizytu, nanomateriały węglowe oparte na tlenku grafenu i nanorurkach węglowych oraz hybrydowe nanomateriały. Nanocząstki te najczęściej łączone są z polimerem za pomocą mieszania na etapie przygotowania roztworu błonotwórczego. Jednak ze względu na tendencję nanocząstek do skupiania się i tworzenia agregatów, takie struktury mają znacznie osłabione właściwości bakteriobójcze, są ponadto cięższe, przez co osadzają się w warstwie nośnej membrany zamiast w warstwie separacyjnej. Zatem kluczowy wpływ na właściwości bakteriobójcze membran ma sposób przygotowania roztworu błonotwórczego pod kątem najefektywniejszego rozproszenia nanocząstek w tym roztworze. W literaturze przedmiotu nie opisano prac, gdzie badano zależności między sposobem przygotowania roztworu błonotwórczego do otrzymania membran polimerowych modyfikowanych nanomateriałami a właściwościami antybakteryjnymi tych membran. Badacze skupiają się na składzie roztworu błonotwórczego, w tym dodatku dyspergantów (Guo, X.-L., Wang, P., Jiang, H.-Q., Liu, R. S., Journal of Functional Materials 37 (2006) 757-761), a przede wszystkim na ocenie wpływu stężenia nanocząstek na właściwości antybakteryjne membran (Rahimpour A., Jahanshahi M., Rajaeian B., Rahimnejad M., Desalination 278 (2011) 343-353; Damodar R., You S., Chou H., J. Hazard. Mater. 172 (2009) 1321-1328). Z opisu zgłoszenia wynalazku P.419844 znany jest sposób otrzymywania membran polimerowych modyfikowanych nanorurkami tytanianowymi, metodą inwersji faz - wariant mokry, z użyciem polieterosulfonu, który charakteryzuje się tym, że polieterosulfon w ilości 10-20% masowych miesza się z rozpuszczalnikiem w postaci N,N-dimetyloformamidu oraz nanorurkami tytanianowymi (TNT) 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. Znany jest także z opisu zgłoszenia wynalazku P.419843 sposób otrzymywania membran polimerowych modyfikowanych nanorurkami tytanianowymi, który charakteryzuje się tym, że polieterosulfon w ilości 15% masowych miesza się z N,N-dimetyloformamidem oraz nanorurkami tytanianowymi jako modyfikatorem w ilości od 0,5 do 2,0% masowych w stosunku do polieterosulfonu. Wpływ różnych rodzajów dyspersji, czasu, różnych czynników dyspergujących i pH na efektywność dyspersji nanocząstek TiO2/(Yb2O3, ZnO) w wodzie opisano w pracy (Guo, X. -L., Wang, P., Jiang, H. -Q., Liu, R. -S., Journal of Functional Materials 37 (2006) 757-761). Po optymalizacji parametrów dyspersji, nanocząstek tych użyto do modyfikacji membran, które były naświetlane przez 6 h światłem słonecznym w temperaturze pokojowej, po czym oceniono ich właściwości antybakteryjne wobec Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis i Pseudomonas aeruginosa. Śmiertelność bakterii wynosiła kolejno: 98,0%, 97,3%, 98,8% i 97,7%. Inne nanocząstki kompozytowe, Ag3PO4/TiO2, posłużyły do modyfikacji membrany z poli(fluorku winylidenu). Membrany takie charakteryzowały się skutecznymi właściwościami przeciwbakteryjnymi względem bakterii E. coli (Hong X., Zhou Y., Zhuang H., Liu W., Hui K. S., Zeng Z., Qiu X., Desalin. Water Treat. 75 (2017) 26-33). W literaturze przedmiotu spotykane są również prace oceniające antybakteryjne właściwości membran modyfikowanych ditlenkiem tytanu, gdzie (nano)cząstki TiO2 osadzano na jej powierzchni (Kochkodan V., Tsarenko S., Potapchenko N., Kosinova V., Goncharuk V., Desalination 220 (2008) 380-385; Kim S., Kwak S., Sohn B., Park T, J. Membrane Sci. 211 (2003) 157-165), jednak zgodnie z jedną procedurą osadzania nanocząstek na powierzchni membrany bez analizowania wpływu dyspersji nanocząstek.One of the most important operational problems accompanying pressure membrane processes is the phenomenon of membrane fouling. Fouling is the accumulation of contaminants contained in the feed stream (feed) on the surface and inside the pores of the membrane. This leads to a reduction in the membrane permeability and a reduction in the efficiency of the separation process, as well as a reduction in the lifetime of the membrane and an increase in process costs. One type of blockage is biofouling caused by microorganisms, primarily bacteria, which form a biofilm on the surface of the membrane. In order to minimize the formation of biofilm, polymer membranes with improved bactericidal properties are developed by incorporating nanomaterials into the polymer membrane matrix, such as nanoparticles of titanium dioxide, silver, copper, zinc oxide, halloysite, carbon nanomaterials based on graphene oxide and carbon nanotubes, and hybrid nanomaterials. These nanoparticles are most often combined with the polymer by mixing at the stage of preparing the film-forming solution. However, due to the tendency of nanoparticles to agglomerate and aggregate, such structures have significantly weaker bactericidal properties and are also heavier, so that they settle in the support layer of the membrane instead of in the separation layer. Thus, the method of preparing the film-forming solution for the most effective dispersion of nanoparticles in this solution has a key impact on the bactericidal properties of membranes. The literature on the subject does not describe the works where the relationship between the method of preparing the film-forming solution for obtaining polymer membranes modified with nanomaterials and the antibacterial properties of these membranes was investigated. Researchers focus on the composition of the film-forming solution, including the addition of dispersants (Guo, X.-L., Wang, P., Jiang, H.-Q., Liu, RS, Journal of Functional Materials 37 (2006) 757-761) , and above all on the assessment of the effect of nanoparticle concentration on the antibacterial properties of membranes (Rahimpour A., Jahanshahi M., Rajaeian B., Rahimnejad M., Desalination 278 (2011) 343-353; Damodar R., You S., Chou H. , J. Hazard. Mater. 172 (2009) 1321-1328). From the description of the application of the invention P.419844 there is known a method of obtaining polymer membranes modified with titanate nanotubes, by the phase inversion method - wet variant, with the use of polyethersulfone, which is characterized by the fact that 10-20% by mass of polyethersulfone is mixed with a solvent in the form of N, N-dimethylformamide and titanate nanotubes (TNT) as a modifier in the amount of 2 to 10% by weight in relation to the polyethersulfone. The titanate nanotubes obtained by the hydrothermal method are used, with an internal diameter in the range of 2.8 nm-4.6 nm, and an external diameter in the range of 6.4 nm-9.1 nm, with a specific surface area of Sbet = 370-390 m2 / g. When using the phase inversion method, distilled water is used as the non-solvent. Ultrasound is used to mix the titanate nanotubes with the solvent and polymer. Also known from the description of the application of the invention P.419843 is a method for obtaining polymer membranes modified with titanate nanotubes, which is characterized in that 15% by weight of polyethersulfone is mixed with N, N-dimethylformamide and titanate nanotubes as a modifier in the amount of 0.5 to 2.0% by mass with respect to the polyethersulfone. The influence of different types of dispersion, time, different dispersing agents and pH on the efficiency of the dispersion of TiO2 / (Yb2O3, ZnO) nanoparticles in water is described in (Guo, X. -L., Wang, P., Jiang, H. -Q., Liu, R. -S., Journal of Functional Materials 37 (2006) 757-761). After optimizing the dispersion parameters, these nanoparticles were used to modify membranes that were exposed to sunlight for 6 hours at room temperature, and their antibacterial properties against Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis and Pseudomonas aeruginosa were assessed. Bacterial mortality was as follows: 98.0%, 97.3%, 98.8% and 97.7%. Other composite nanoparticles, Ag3PO4 / TiO2, were used to modify the polyvinylidene fluoride membrane. Such membranes had effective antimicrobial properties against E. coli bacteria (Hong X., Zhou Y., Zhuang H., Liu W., Hui KS, Zeng Z., Qiu X., Desalin. Water Treat. 75 (2017) 26 -33). In the literature on the subject, there are also studies assessing the antibacterial properties of titanium dioxide modified membranes, where (nano) TiO2 particles were deposited on its surface (Kochkodan V., Tsarenko S., Potapchenko N., Kosinova V., Goncharuk V., Desalination 220 (2008 ) 380-385; Kim S., Kwak S., Sohn B., Park T, J. Membrane Sci. 211 (2003) 157-165), however according to one procedure for depositing nanoparticles on the membrane surface without analyzing the effect of nanoparticle dispersion.
PL 240 305 B1PL 240 305 B1
Sposób otrzymywania roztworu błonotwórczego do otrzymywania membran polimerowych modyfikowanych nanorurkami tytanianowymi, metodą inwersji faz-wariant mokry, o podwyższonej odporności na rozwój biofilmu, polegający na tym, że nanorurki tytanianowe dysperguje się w N,N -dimetyloformamidzie z zastosowaniem ultradźwięków, po czym otrzymaną zawiesinę łączy się z polieterosulfonem rozpuszczonym w N,N-dimetyloformamidzie, a powstały roztwór poddaje mieszaniu, charakteryzuje się tym, że ultradźwięki podczas dyspergowania nanorurek w N,N-dimetyloformamidzie stosuje się przez 0,5-5,0 godzin, zaś do wytwarzania ultradźwięków stosuje się urządzenia o mocy 130-320 W, częstotliwości 20-40 kHz i amplitudzie 40-80%. Dyspersję miesza się z roztworem polieterosulfonu w N,N-dimetyloformamidzie, a następnie mieszaninę miesza się w temperaturze 20-25°C z prędkością 200 obr/minutę przez 2 godziny i tak otrzymany roztwór błonotwórczy pozostawia do odgazowania. Polieterosulfon stosuje się w ilości 15% masowych. Stosuje się nanorurki tytanianowe w ilości 1% masowych w stosunku do polieterosulfonu, otrzymane metodą hydrotermalną, o średnicy wewnętrznej/zewnętrznej w zakresie, odpowiednio, od 4 nm do 8,3 nm oraz od 8 nm do 13 nm, długość nanorurek wynosiła od 74 do 164 nm.The method of obtaining a film-forming solution for the preparation of polymer membranes modified with titanate nanotubes, by the phase inversion method - wet variant, with increased resistance to biofilm development, consisting in dispersing titanate nanotubes in N, N-dimethylformamide using ultrasound, and then the obtained suspension is combined is mixed with polyethersulfone dissolved in N, N-dimethylformamide, and the resulting solution is subjected to mixing, characterized by the fact that ultrasound during dispersion of nanotubes in N, N-dimethylformamide is used for 0.5-5.0 hours, while ultrasound is produced by devices with a power of 130-320 W, a frequency of 20-40 kHz and an amplitude of 40-80%. The dispersion is mixed with a solution of polyethersulfone in N, N-dimethylformamide, then the mixture is stirred at 20-25 ° C at 200 rpm for 2 hours and the film-forming solution thus obtained is allowed to degass. The amount of polyethersulfone is 15% by weight. Titanate nanotubes are used in the amount of 1% by mass in relation to polyethersulfone, obtained by the hydrothermal method, with an inner / outer diameter ranging, respectively, from 4 nm to 8.3 nm and from 8 nm to 13 nm, the length of the nanotubes was from 74 to 164 nm.
Otrzymany w ten sposób roztwór błonotwórczy nanoszony jest na płyty szklane w celu wytworzenia membran metodą inwersji faz.The film-forming solution obtained in this way is applied to glass plates in order to produce membranes by the phase inversion method.
Zaletą zastosowania do wytwarzania membran roztworu według wynalazku jest znacząca poprawa właściwości antybakteryjnych membran przyczyniająca się do ograniczenia biofoulingu.The advantage of using the solution according to the invention for the production of membranes is a significant improvement in the antibacterial properties of the membranes contributing to the reduction of biofouling.
Sposób według wynalazku bliżej objaśniony jest w przykładach wykonania. Zawartość TNT we wszystkich modyfikowanych membranach przedstawionych w przykładach wynosiła 1% mas. w odniesieniu do masy polimeru, natomiast ilość PES była równa 15% mas. w odniesieniu do całości.The method according to the invention is explained in more detail in the working examples. The TNT content of all modified membranes presented in the examples was 1 wt.%. with respect to the weight of the polymer, while the amount of PES was 15 wt.%. in relation to the whole.
P r z y k ł a d 1P r z k ł a d 1
Membranę M1 wytworzono metodą inwersji faz (wariant mokry) używając polieterosulfonu w postaci granulatu, N,N-dimetyloformamidu (DMF) jako rozpuszczalnika polimeru, wody o przewodności 0,066 μS/cm (Elix 3, Millipore) jako nierozpuszczalnika oraz nanorurek tytanianowych (TNT) jako modyfikatora.The M1 membrane was produced by the phase inversion method (wet variant) using polyethersulfone in the form of granules, N, N-dimethylformamide (DMF) as a polymer solvent, water with a conductivity of 0.066 μS / cm (Elix 3, Millipore) as non-solvent and titanate nanotubes (TNT) as modifier.
Nanorurki tytanianowe otrzymano metodą hydrotermalną z ditlenku tytanu Aeroxide® TO2 P25 na podstawie metodyki podanej w (Mozia S., Borowiak-Paleń E., Przepiórski J., Grzmil B., Tsumura T., Toyoda M., Grzechulska-Damszel J., Morawski A. W., J. Phys. Chem. Solids 71 (2010) 263-272). Według tej metody do naczynia teflonowego odważono 0,5 g TO2 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 140°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 suszono go w 80°C. Średnica wewnętrzna oraz zewnętrzna nanorurek wynosiła odpowiednio, od 4 nm do 8,3 nm oraz od 8 nm do 13 nm, długość nanorurek wynosiła od 74 do 164 nm.Titanate nanotubes were obtained with the hydrothermal method from Aeroxide® TO2 P25 titanium dioxide based on the methodology provided in (Mozia S., Borowiak-Paleń E., Przepiórski J., Grzmil B., Tsumura T., Toyoda M., Grzechulska-Damszel J., Morawski AW, J. Phys. Chem. Solids 71 (2010) 263-272). According to this method, 0.5 g of TO2 was weighed into a Teflon vessel and a 10 mol / dm3 NaOH solution was added, then the mixture was sonicated and placed in an autoclave for 24 h at 140 ° C. After completion of the hydrothermal treatment, the obtained sediment was washed with ultrapure water (18.2 cm at 25 ° C) and 0.1 mol / dm 3 HCl solution, and then it was dried at 80 ° C. The inner and outer diameter of the nanotubes was from 4 nm to 8.3 nm and from 8 nm to 13 nm, respectively, the length of the nanotubes was from 74 to 164 nm.
W celu przygotowania roztworu błonotwórczego do szklanej butelki wprowadzono 83,8 mg TNT oraz 10 cm3 rozpuszczalnika. Zawiesinę poddano działaniu ultradźwięków przy użyciu łaźni ultradźwiękowej (Polsonic Sonic-6D, 320 W, 40 kHz) przez 30 minut w celu dyspersji TNT w rozpuszczalniku. Tak otrzymaną dyspersję TNT energicznie dodano do uprzednio przygotowanego w drugiej szklanej butelce roztworu PES (8,38 g) w DMF (40 cm3) oraz całość wymieszano. Mieszaninę umieszczono na mieszadle magnetycznym (200 obr/min) w temperaturze 20-25°C mieszając przez 2 h, a następnie pozostawiono do odgazowania. Tak przygotowany roztwór błonotwórczy wylano w postaci filmu o grubości 100 μm za pomocą aplikatora automatycznego na szklanej płytce. Roztwór pozostawiono do odparowania na powietrzu przez ok. 5 sekund przed zanurzeniem w kąpieli nierozpuszczalnika (woda o przewodności 0,066 μS/cm) o temperaturze 20 ± 1°C. Gotową membranę pozostawiono w nierozpuszczalniku na 24 h w celu wypłukania pozostałości rozpuszczalnika.To prepare the film-forming solution, 83.8 mg of TNT and 10 cm 3 of the solvent were introduced into a glass bottle. The suspension was sonicated using an ultrasonic bath (Polsonic Sonic-6D, 320 W, 40 kHz) for 30 minutes to disperse the TNT in the solvent. The TNT dispersion thus obtained was vigorously added to a previously prepared solution of PES (8.38 g) in DMF (40 cm 3 ) in a second glass bottle and mixed. The mixture was placed on a magnetic stirrer (200 rpm) at 20-25 ° C with stirring for 2 h and then allowed to degass. The thus prepared film-forming solution was poured in the form of a 100 μm film with the aid of an automatic applicator on a glass plate. The solution was allowed to evaporate in air for approx. 5 seconds before being immersed in a non-solvent bath (water with a conductivity of 0.066 µS / cm) at a temperature of 20 ± 1 ° C. The finished membrane was left in the non-solvent for 24 h to rinse out residual solvent.
Membranę M1 poddano badaniom właściwości antybakteryjnych w następujący sposób. W sterylnej butelce zawierającej 100 cm3 sterylnego bulionu odżywczego (BTL, Polska) umieszczono membranę o rozmiarze 12,5 cm x 4,5 cm. Całość zaszczepiono 10 koloniami bakterii Escherichia coli (szczep ATCC® 29425), gęstość zawiesiny określono w skali McFarlanda jako 0,5 (co odpowiada gęstości 1,5 x 108/ml komórek bakteryjnych). Butelkę umieszczono na 24 h w cieplarce w temperaturze 37°C, zapewniając stałe mieszanie z prędkością 250 obr/min. Po 24 h pobrano 1 cm3 roztworu, a następnie dokonano serii rozcieńczeń dziesiętnych w wodzie do rozcieńczeń (0,85% NaCl) i zaszczepiono na płytkach Petriego z agarem PCA (BTL, Polska). Płytki Petriego umieszczono w cieplarce na 24 h w temperaturze 37°C. Po upływie tego czasu zliczono kolonie bakteryjne i określono liczbę bakterii jako CFU/ml.The M1 membrane was tested for antibacterial properties as follows. A 12.5 cm x 4.5 cm membrane was placed in a sterile bottle containing 100 cm 3 of sterile nutrient broth (BTL, Poland). The whole was inoculated with 10 colonies of Escherichia coli bacteria (ATCC® 29425 strain), the density of the suspension was determined by the McFarland scale as 0.5 (corresponding to a density of 1.5 x 10 8 / ml of bacterial cells). The bottle was placed in an incubator at 37 ° C for 24 h with constant agitation at 250 rpm. After 24 h, 1 cm 3 of the solution was taken, followed by a series of decimal dilutions in dilution water (0.85% NaCl) and inoculated on petri dishes with PCA agar (BTL, Poland). The petri dishes were placed in an incubator for 24 h at 37 ° C. After this time, the bacterial colonies were counted and the number of bacteria was determined as CFU / ml.
PL 240 305 B1PL 240 305 B1
Taką samą procedurę zastosowano dla membrany M0 (niezawierającej TNT) w celu porównania. W przypadku membrany M1 liczba kolonii E. coli była niższa o 52% w porównaniu do obserwowanej w eksperymencie prowadzonym bez udziału membrany. W obecności membrany niemodyfikowanej M0 śmiertelność bakterii była porównywalna do obserwowanej w eksperymencie prowadzonym bez udziału membrany.The same procedure was used for the M0 (TNT free) membrane for comparison. In the case of the M1 membrane, the number of E. coli colonies was 52% lower compared to that observed in the experiment conducted without the membrane. In the presence of the unmodified M0 membrane, bacterial mortality was comparable to that observed in the experiment conducted without the membrane.
P r z y k ł a d 2P r z k ł a d 2
Membranę M2 wytworzono metodą inwersji faz (wariant mokry) używając polieterosulfonu w postaci granulatu, N,N-dimetyloformamidu (DMF) jako rozpuszczalnika polimeru, wody o przewodności 0,066 μS/cm (Elix 3, Millipore) jako nierozpuszczalnika oraz nanorurek tytanianowych (TNT) jako modyfikatora.The M2 membrane was produced by the phase inversion method (wet variant) using polyethersulfone in the form of granules, N, N-dimethylformamide (DMF) as a polymer solvent, water with a conductivity of 0.066 μS / cm (Elix 3, Millipore) as non-solvent and titanate nanotubes (TNT) as modifier.
Nanorurki tytanianowe otrzymano metodą jak w przykładzie pierwszym. W celu przygotowania roztworu błonotwórczego do szklanej butelki wprowadzono 83,8 mg TNT oraz 10 cm3 rozpuszczalnika. Zawiesinę poddano działaniu ultradźwięków przy użyciu łaźni ultradźwiękowej (Polsonic Sonic-6D, 320 W, 40 kHz) przez 2,5 h w celu dyspersji TNT w rozpuszczalniku. Tak otrzymaną dyspersję TNT energicznie dodano do uprzednio przygotowanego w drugiej szklanej butelce roztworu PES (8,38 g) w DMF (40 cm3) oraz całość wymieszano. Mieszaninę umieszczono na mieszadle magnetycznym (200 obr/min) w temperaturze 20-25°C mieszając przez 2 h, a następnie pozostawiono do odgazowania. Tak przygotowany roztwór błonotwórczy wylano w postaci filmu o grubości 100 μm za pomocą aplikatora automatycznego na szklanej płytce. Roztwór pozostawiono do odparowania na powietrzu przez ok. 5 sekund przed zanurzeniem w kąpieli nierozpuszczalnika (woda o przewodności 0,066 μS/cm) o temperaturze 20±1°C. Gotową membranę pozostawiono na 24 h w nierozpuszczalniku w celu wypłukania pozostałości rozpuszczalnika.Titanate nanotubes were obtained by the method of the first example. To prepare the film-forming solution, 83.8 mg of TNT and 10 cm 3 of the solvent were introduced into a glass bottle. The suspension was sonicated using an ultrasonic bath (Polsonic Sonic-6D, 320 W, 40 kHz) for 2.5 h to disperse the TNT in the solvent. The TNT dispersion thus obtained was vigorously added to a previously prepared solution of PES (8.38 g) in DMF (40 cm 3 ) in a second glass bottle and mixed. The mixture was placed on a magnetic stirrer (200 rpm) at 20-25 ° C with stirring for 2 h and then allowed to degass. The thus prepared film-forming solution was poured in the form of a 100 μm film with the aid of an automatic applicator on a glass plate. The solution was allowed to evaporate in air for approx. 5 seconds before being immersed in a non-solvent bath (water with a conductivity of 0.066 µS / cm) at a temperature of 20 ± 1 ° C. The finished membrane was left for 24 h in a non-solvent to rinse out residual solvent.
Membranę M2 poddano badaniom właściwości antybakteryjnych według procedury opisanej w przykładzie pierwszym. Taką samą procedurę zastosowano dla membrany M0 (niemodyfikowanej) w celu porównania. W przypadku membrany M2 liczba kolonii E. coli była niższa o 55% w porównaniu do obserwowanej w eksperymencie prowadzonym bez udziału membrany. W obecności membrany niemodyfikowanej M0 śmiertelność bakterii była porównywalna do obserwowanej w eksperymencie prowadzonym bez udziału membrany.The M2 membrane was tested for antibacterial properties according to the procedure described in the first example. The same procedure was used for the Mo membrane (unmodified) for comparison. In the case of the M2 membrane, the number of E. coli colonies was 55% lower than that observed in the experiment conducted without the membrane. In the presence of the unmodified M0 membrane, bacterial mortality was comparable to that observed in the experiment conducted without the membrane.
P r z y k ł a d 3P r z k ł a d 3
Membranę M3 wytworzono metodą inwersji faz (wariant mokry) używając polieterosulfonu w postaci granulatu, N,N-dimetyloformamidu (DMF) jako rozpuszczalnika polimeru, wody o przewodności 0,066 μS/cm (Elix 3, Millipore) jako nierozpuszczalnika oraz nanorurek tytanianowych (TNT) jako modyfikatora.The M3 membrane was produced by the phase inversion method (wet variant) using polyethersulfone in the form of granules, N, N-dimethylformamide (DMF) as a polymer solvent, water with a conductivity of 0.066 μS / cm (Elix 3, Millipore) as non-solvent and titanate nanotubes (TNT) as modifier.
Nanorurki tytanianowe otrzymano metodą jak w przykładzie pierwszym. W celu przygotowania roztworu błonotwórczego do szklanej butelki wprowadzono 83,8 mg TNT oraz 10 cm3 rozpuszczalnika. Zawiesinę poddano działaniu ultradźwięków przy użyciu łaźni ultradźwiękowej (Polsonic Sonic-6D, 320 W, 40 kHz) przez 5 h w celu dyspersji TNT w rozpuszczalniku. Tak otrzymaną dyspersję TNT energicznie dodano do uprzednio przygotowanego w drugiej szklanej butelce roztworu PES (8,38 g) w DMF (40 cm3) oraz całość wymieszano. Mieszaninę umieszczono na mieszadle magnetycznym (200 obr/min) w temperaturze 20-25°C mieszając przez 2 h, a następnie pozostawiono do odgazowania. Tak przygotowany roztwór błonotwórczy wylano w postaci filmu o grubości 100 μm za pomocą aplikatora automatycznego na szklanej płytce. Roztwór pozostawiono do odparowania na powietrzu przez ok. 5 sekund przed zanurzeniem w kąpieli nierozpuszczalnika (woda o przewodności 0,066 μS/cm) o temperaturze 20 ± 1°C. Gotową membranę pozostawiono na 24 h w nierozpuszczalniku w celu wypłukania pozostałości rozpuszczalnika.Titanate nanotubes were obtained by the method of the first example. To prepare the film-forming solution, 83.8 mg of TNT and 10 cm 3 of the solvent were introduced into a glass bottle. The suspension was sonicated using an ultrasonic bath (Polsonic Sonic-6D, 320 W, 40 kHz) for 5 h to disperse the TNT in the solvent. The TNT dispersion thus obtained was vigorously added to a previously prepared solution of PES (8.38 g) in DMF (40 cm 3 ) in a second glass bottle and mixed. The mixture was placed on a magnetic stirrer (200 rpm) at 20-25 ° C with stirring for 2 h and then allowed to degass. The film-forming solution prepared in this way was poured in the form of a 100 μm film with the aid of an automatic applicator on a glass plate. The solution was allowed to evaporate in air for approx. 5 seconds before being immersed in a non-solvent bath (water with a conductivity of 0.066 µS / cm) at a temperature of 20 ± 1 ° C. The finished membrane was left for 24 h in a non-solvent to rinse out residual solvent.
Membranę M3 poddano badaniom właściwości antybakteryjnych według procedury opisanej w przykładzie pierwszym. Taką samą procedurę zastosowano dla membrany M0 (niemodyfikowanej) w celu porównania. W przypadku membrany M3 liczba kolonii E. coli była niższa o 61% w porównaniu do obserwowanej w eksperymencie prowadzonym bez udziału membrany. W obecności membrany niemodyfikowanej M0 śmiertelność bakterii była porównywalna do obserwowanej w eksperymencie prowadzonym bez udziału membrany.The M3 membrane was tested for antibacterial properties according to the procedure described in Example 1. The same procedure was used for the Mo membrane (unmodified) for comparison. In the case of the M3 membrane, the number of E. coli colonies was lower by 61% compared to that observed in the experiment conducted without the membrane. In the presence of the unmodified M0 membrane, bacterial mortality was comparable to that observed in the experiment conducted without the membrane.
PL 240 305 B1PL 240 305 B1
P r z y k ł a d 4P r z k ł a d 4
Membranę M4 wytworzono metodą inwersji faz (wariant mokry) używając polieterosulfonu w postaci granulatu, N,N-dimetyloformamidu (DMF) jako rozpuszczalnika polimeru, wody o przewodności 0,066 μS/cm (Elix 3, Millipore) jako nierozpuszczalnika oraz nanorurek tytanianowych (TNT) jako modyfikatora. Nanorurki tytanianowe otrzymano jak w przykładzie pierwszym.The M4 membrane was prepared by the phase inversion method (wet variant) using polyethersulfone in the form of granules, N, N-dimethylformamide (DMF) as a polymer solvent, water with a conductivity of 0.066 μS / cm (Elix 3, Millipore) as non-solvent and titanate nanotubes (TNT) as modifier. Titanate nanotubes were prepared as in the first example.
W celu przygotowania roztworu błonotwórczego do szklanej butelki wprowadzono 83,8 mg TNT oraz 10 cm3 rozpuszczalnika. Zawiesinę poddano działaniu ultradźwięków przy użyciu homogenizatora ultradźwiękowego (Sonics Vibro-cell VCX 130, 0 6 mm, 130 W, 20 kHz) przez 30 minut przy amplitudzie 40%. Tak otrzymaną dyspersję TNT energicznie dodano do uprzednio przygotowanego w drugiej szklanej butelce roztworu PES (8,38 g) w DMF (40 cm3) oraz całość wymieszano. Mieszaninę umieszczono na mieszadle magnetycznym (200 obr/min) w temperaturze 20-25°C mieszając przez 2 h, a następnie pozostawiono do odgazowania. Tak przygotowany roztwór błonotwórczy wylano w postaci filmu o grubości 100 μm za pomocą aplikatora automatycznego na szklanej płytce. Roztwór pozostawiono do odparowania na powietrzu przez ok. 5 sekund przed zanurzeniem w kąpieli nierozpuszczalnika (woda o przewodności 0,066 μS/cm) o temperaturze 20 ± 1°C. Gotową membranę pozostawiono na 24 h w nierozpuszczalniku w celu wypłukania pozostałości rozpuszczalnika.To prepare the film-forming solution, 83.8 mg of TNT and 10 cm 3 of the solvent were introduced into a glass bottle. The suspension was sonicated using an ultrasonic homogenizer (Sonics Vibro-cell VCX 130, 0 6 mm, 130 W, 20 kHz) for 30 minutes at a 40% amplitude. The TNT dispersion thus obtained was vigorously added to a previously prepared solution of PES (8.38 g) in DMF (40 cm 3 ) in a second glass bottle and mixed. The mixture was placed on a magnetic stirrer (200 rpm) at 20-25 ° C with stirring for 2 h and then allowed to degass. The thus prepared film-forming solution was poured in the form of a 100 μm film with the aid of an automatic applicator on a glass plate. The solution was allowed to evaporate in air for approx. 5 seconds before being immersed in a non-solvent bath (water with a conductivity of 0.066 µS / cm) at a temperature of 20 ± 1 ° C. The finished membrane was left for 24 h in a non-solvent to rinse out residual solvent.
Membranę M4 poddano badaniom właściwości antybakteryjnych według procedury opisanej w przykładzie pierwszym. Taką samą procedurę zastosowano dla membrany M0 (niemodyfikowanej) w celu porównania. W przypadku membrany M4 liczba kolonii E. coli była niższa o 45% w porównaniu do obserwowanej w eksperymencie prowadzonym bez udziału membrany. W obecności membrany niemodyfikowanej M0 śmiertelność bakterii była porównywalna do obserwowanej w eksperymencie prowadzonym bez udziału membrany.The M4 membrane was tested for antibacterial properties according to the procedure described in the first example. The same procedure was used for the Mo membrane (unmodified) for comparison. In the case of the M4 membrane, the number of E. coli colonies was lower by 45% compared to that observed in the experiment conducted without the membrane. In the presence of the unmodified M0 membrane, bacterial mortality was comparable to that observed in the experiment conducted without the membrane.
P r z y k ł a d 5P r z k ł a d 5
Membranę M5 wytworzono metodą inwersji faz (wariant mokry) używając polieterosulfonu w postaci granulatu, N,N-dimetyloformamidu (DMF) jako rozpuszczalnika polimeru, wody o przewodności 0,066 μS/cm (Elix 3, Millipore) jako nierozpuszczalnika oraz nanorurek tytanianowych (TNT) jako modyfikatora. Nanorurki tytanianowe otrzymano jak w przykładzie pierwszym.The M5 membrane was prepared by the phase inversion method (wet variant) using polyethersulfone in the form of granules, N, N-dimethylformamide (DMF) as a polymer solvent, water with a conductivity of 0.066 μS / cm (Elix 3, Millipore) as non-solvent and titanate nanotubes (TNT) as modifier. Titanate nanotubes were prepared as in the first example.
W celu przygotowania roztworu błonotwórczego do szklanej butelki wprowadzono 83,8 mg TNT oraz 10 cm3 rozpuszczalnika. Zawiesinę poddano działaniu ultradźwięków przy użyciu homogenizatora ultradźwiękowego (Sonics Vibro-cell VCX 130, 0 6 mm, 130 W, 20 kHz) przez 30 minut przy amplitudzie 60%. Tak otrzymaną dyspersję TNT energicznie dodano do uprzednio przygotowanego w drugiej szklanej butelce roztworu PES (8,38 g) w DMF (40 cm3) oraz całość wymieszano. Mieszaninę umieszczono na mieszadle magnetycznym (200 obr/min) w temperaturze 20-25°C mieszając przez 2 h, a następnie pozostawiono do odgazowania. Tak przygotowany roztwór błonotwórczy wylano w postaci filmu o grubości 100 μm za pomocą aplikatora automatycznego na szklanej płytce. Roztwór pozostawiono do odparowania na powietrzu przez ok. 5 sekund przed zanurzeniem w kąpieli nierozpuszczalnika (woda o przewodności 0,066 μS/cm) o temperaturze 20 ± 1°C. Gotową membranę pozostawiono na 24 h w nierozpuszczalniku w celu wypłukania pozostałości rozpuszczalnika.To prepare the film-forming solution, 83.8 mg of TNT and 10 cm 3 of the solvent were introduced into a glass bottle. The suspension was sonicated using an ultrasonic homogenizer (Sonics Vibro-cell VCX 130, 0 6 mm, 130 W, 20 kHz) for 30 minutes at an amplitude of 60%. The TNT dispersion thus obtained was vigorously added to a previously prepared solution of PES (8.38 g) in DMF (40 cm 3 ) in a second glass bottle and mixed. The mixture was placed on a magnetic stirrer (200 rpm) at 20-25 ° C with stirring for 2 h and then allowed to degass. The thus prepared film-forming solution was poured in the form of a 100 μm film with the aid of an automatic applicator on a glass plate. The solution was allowed to evaporate in air for approx. 5 seconds before being immersed in a non-solvent bath (water with a conductivity of 0.066 µS / cm) at a temperature of 20 ± 1 ° C. The finished membrane was left for 24 h in a non-solvent to rinse out residual solvent.
Membranę M5 poddano badaniom właściwości antybakteryjnych według procedury opisanej w przykładzie pierwszym. Taką samą procedurę zastosowano dla membrany M0 (niemodyfikowanej) w celu porównania. W przypadku membrany M5 liczba kolonii E. coli była niższa o 58% w porównaniu do obserwowanej w eksperymencie prowadzonym bez udziału membrany. W obecności membrany niemodyfikowanej M0 śmiertelność bakterii była porównywalna do obserwowanej w eksperymencie prowadzonym bez udziału membrany.The M5 membrane was tested for antibacterial properties according to the procedure described in the first example. The same procedure was used for the Mo membrane (unmodified) for comparison. In the case of the M5 membrane, the number of E. coli colonies was 58% lower than that observed in the experiment conducted without the membrane. In the presence of the unmodified M0 membrane, bacterial mortality was comparable to that observed in the experiment conducted without the membrane.
P r z y k ł a d 6P r x l a d 6
Membranę M6 wytworzono metodą inwersji faz (wariant mokry) używając polieterosulfonu w postaci granulatu, N,N-dimetyloformamidu (DMF) jako rozpuszczalnika polimeru, wody o przewodności 0,066 μS/cm (Elix 3, Millipore) jako nierozpuszczalnika oraz nanorurek tytanianowych (TNT) jako modyfikatora. Nanorurki tytanianowe otrzymano jak w przykładzie pierwszym.The M6 membrane was produced by the phase inversion method (wet variant) using polyethersulfone in the form of granules, N, N-dimethylformamide (DMF) as a polymer solvent, water with a conductivity of 0.066 μS / cm (Elix 3, Millipore) as non-solvent and titanate nanotubes (TNT) as modifier. Titanate nanotubes were prepared as in the first example.
W celu przygotowania roztworu błonotwórczego do szklanej butelki wprowadzono 83,8 mg TNT oraz 10 cm3 rozpuszczalnika. Zawiesinę poddano działaniu ultradźwięków przy użyciu homogenizatora ultradźwiękowego (Sonics Vibro-cell VCX 130, 0 6 mm, 130 W, 20 kHz) przez 30 minut przy amplitudzieTo prepare the film-forming solution, 83.8 mg of TNT and 10 cm 3 of the solvent were introduced into a glass bottle. The suspension was sonicated using an ultrasonic homogenizer (Sonics Vibro-cell VCX 130, 0 6 mm, 130 W, 20 kHz) for 30 minutes at amplitude
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL424456A PL240305B1 (en) | 2018-02-02 | 2018-02-02 | Method for obtaining the film-forming solution intended for production of polymer membranes with increased resistance to development of biofilm |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL424456A PL240305B1 (en) | 2018-02-02 | 2018-02-02 | Method for obtaining the film-forming solution intended for production of polymer membranes with increased resistance to development of biofilm |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL424456A1 PL424456A1 (en) | 2019-08-12 |
| PL240305B1 true PL240305B1 (en) | 2022-03-14 |
Family
ID=67549944
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL424456A PL240305B1 (en) | 2018-02-02 | 2018-02-02 | Method for obtaining the film-forming solution intended for production of polymer membranes with increased resistance to development of biofilm |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL240305B1 (en) |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100645308B1 (en) * | 2005-10-18 | 2006-11-14 | 한양대학교 산학협력단 | Vertical alignment of carbon nanotubes with the assistance of sonication |
| US20100269894A1 (en) * | 2009-04-28 | 2010-10-28 | Board Of Regents Of The Nevada System Of Higher Education, On Behalf Of The University Of Nevada | Titanium dioxide nanotubes and their use in photovoltaic devices |
| IT1394220B1 (en) * | 2009-05-15 | 2012-06-01 | Univ Padova | PROCEDURE FOR THE PRODUCTION OF A MANUFACTURE OF FLEXIBLE AND TRANSPARENT PLASTIC MATERIAL WITH LOW ELECTRIC SURFACE RESISTANCE AND PLASTIC MATERIAL OBTAINED WITH THIS PROCEDURE. |
| PL223188B1 (en) * | 2012-11-14 | 2016-10-31 | Phu Dytrych Spółka Z Ograniczoną Odpowiedzialnością | Process for preparing a material having biocidal properties and comprising photocatalytic spatially oriented nanotubes modified titanium dioxide, especially precious metals |
| ES2662933A1 (en) * | 2016-09-27 | 2018-04-10 | Centro Tecnologico De Nanomateriales Avanzados, S.L. | Thermoplastic materials reinforced with nanocomposites, their preparation procedure, materials thus obtained and their use (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) |
| PL232153B1 (en) * | 2016-12-16 | 2019-05-31 | Zachodniopomorski Univ Technologiczny W Szczecinie | Method for obtaining polymer membranes modified with titanate nanotubes |
-
2018
- 2018-02-02 PL PL424456A patent/PL240305B1/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL424456A1 (en) | 2019-08-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| De Silva et al. | ZnO deposited/encapsulated halloysite–poly (lactic acid)(PLA) nanocomposites for high performance packaging films with improved mechanical and antimicrobial properties | |
| Brady-Estévez et al. | Multiwalled carbon nanotube filter: improving viral removal at low pressure | |
| Yu et al. | Development of a hydrophilic PES ultrafiltration membrane containing SiO2@ N-Halamine nanoparticles with both organic antifouling and antibacterial properties | |
| Al Aani et al. | Fabrication of antibacterial mixed matrix nanocomposite membranes using hybrid nanostructure of silver coated multi-walled carbon nanotubes | |
| Haider et al. | Aminated polyethersulfone-silver nanoparticles (AgNPs-APES) composite membranes with controlled silver ion release for antibacterial and water treatment applications | |
| Mukherjee et al. | Antibacterial polymeric membranes: a short review | |
| Barbhuiya et al. | Synthesis, fabrication, and mechanism of action of electrically conductive membranes: a review | |
| Madhavan et al. | Silver-enhanced block copolymer membranes with biocidal activity | |
| Barzegar et al. | Antibacterial and antifouling properties of Ag3PO4/GO nanocomposite blended polyethersulfone membrane applied in dye separation | |
| Zhang et al. | Preparation and characterization of novel polyethersulfone hybrid ultrafiltration membranes bending with modified halloysite nanotubes loaded with silver nanoparticles | |
| Gunawan et al. | Hollow fiber membrane decorated with Ag/MWNTs: toward effective water disinfection and biofouling control | |
| Khoerunnisa et al. | Chitosan/PEG/MWCNT/Iodine composite membrane with enhanced antibacterial properties for dye wastewater treatment | |
| Kang et al. | Unexpected enhancement in antibacterial activity of N-halamine polymers from spheres to fibers | |
| Arif et al. | Antifouling behaviour of PVDF/TiO 2 composite membrane: a quantitative and qualitative assessment | |
| Padmanabhuni et al. | Preparation and characterization of N-halamine-based antimicrobial fillers | |
| Al-Hinai et al. | Antimicrobial activity enhancement of poly (ether sulfone) membranes by in situ growth of ZnO nanorods | |
| Rostam et al. | Antibacterial surface modified of novel nanocomposite sulfonated polyethersulfone/polyrhodanine membrane | |
| Pounraj et al. | Chitosan and graphene oxide hybrid nanocomposite film doped with silver nanoparticles efficiently prevents biofouling | |
| Shukla et al. | Selective ion removal and antibacterial activity of silver-doped multi-walled carbon nanotube/polyphenylsulfone nanocomposite membranes | |
| Kaneda et al. | Photografting graphene oxide to inert membrane materials to impart antibacterial activity | |
| Zhou et al. | Improvement of antibacterial and antifouling properties of a cellulose acetate membrane by surface grafting quaternary ammonium salt | |
| Samantaray et al. | Water remediation aided by a graphene-oxide-anchored metal organic framework through pore-and charge-based sieving of ions | |
| Szekeres et al. | Copper-coated cellulose-based water filters for virus retention | |
| Zhang et al. | In situ assembly of well-dispersed Ag nanoparticles on the surface of polylactic acid-Au@ polydopamine nanofibers for antimicrobial applications | |
| Liu et al. | Silver nanoparticle-incorporated porous renewable film as low-cost bactericidal and antifouling filter for point-of-use water disinfection |