I. Màng Polysulfone
Màng polysulfone là vật liệu chính được nghiên cứu trong luận văn này. Màng này có cấu trúc bất đối xứng, gồm một lớp đặc mỏng và một lớp xốp dày. Cấu trúc này giúp tăng hiệu quả làm giàu oxy từ không khí. Màng polysulfone được tạo ra bằng hai phương pháp chính: đảo pha kết tủa ngâm qua hai bể đông kết và đảo pha kết tủa ngâm khô/ướt. Các thông số như tỷ lệ nước/iso-propanol, loại phụ gia, và thời gian ngâm được nghiên cứu để tối ưu hóa hiệu suất màng.
1.1. Tính chất màng polysulfone
Tính chất màng polysulfone được đánh giá qua khả năng thẩm thấu và chọn lọc oxy. Màng có hệ số chọn lọc α = 1.58 ở áp suất 0.1 MPa, cho thấy hiệu quả cao trong việc làm giàu oxy. Cấu trúc bất đối xứng của màng giúp tăng khả năng thẩm thấu của oxy qua lớp đặc và giảm sự thất thoát khí qua lớp xốp.
1.2. Ứng dụng màng polysulfone
Ứng dụng màng polysulfone trong công nghiệp làm giàu oxy từ không khí là mục tiêu chính của nghiên cứu. Màng này có thể được sử dụng trong các hệ thống lọc khí, giúp tăng hàm lượng oxy trong không khí từ 30-40%. Điều này có ý nghĩa lớn trong y tế, công nghiệp, và xử lý nước thải.
II. Nghiên cứu màng
Nghiên cứu màng tập trung vào hai phương pháp tạo màng: đảo pha kết tủa ngâm qua hai bể đông kết và đảo pha kết tủa ngâm khô/ướt. Các thông số như nồng độ polyme, thời gian bay hơi, và tỷ lệ dung môi được khảo sát để tối ưu hóa cấu trúc và hiệu suất màng. Kết quả cho thấy màng tạo ra từ phương pháp ngâm khô/ướt có lưu lượng oxy cao hơn nhưng hệ số chọn lọc thấp hơn so với phương pháp ngâm qua hai bể đông kết.
2.1. Phương pháp đảo pha kết tủa
Phương pháp đảo pha kết tủa là kỹ thuật chính để tạo màng polysulfone. Phương pháp này dựa trên sự kết tủa của polyme khi tiếp xúc với dung môi và phi dung môi. Các yếu tố như tỷ lệ dung môi, thời gian ngâm, và loại phụ gia ảnh hưởng lớn đến cấu trúc và hiệu suất màng.
2.2. Tối ưu hóa màng
Tối ưu hóa màng là quá trình điều chỉnh các thông số để đạt được hiệu suất cao nhất. Các thí nghiệm cho thấy việc thêm phụ gia như polyvinylpyrrolidone (PVP) giúp tăng số lượng lỗ xốp và giảm khuyết tật trong cấu trúc màng, từ đó cải thiện khả năng làm giàu oxy.
III. Ứng dụng làm giàu oxy
Ứng dụng làm giàu oxy từ không khí là mục tiêu chính của nghiên cứu. Màng polysulfone được sử dụng để tách oxy từ không khí, tăng hàm lượng oxy từ 21% lên 30-40%. Ứng dụng này có ý nghĩa lớn trong y tế, công nghiệp, và xử lý nước thải. Các hệ thống lọc khí sử dụng màng polysulfone có ưu điểm là chi phí thấp, dễ chế tạo, và linh hoạt trong sử dụng.
3.1. Quá trình làm giàu oxy
Quá trình làm giàu oxy dựa trên sự chênh lệch áp suất và nồng độ giữa hai phía của màng. Oxy thẩm thấu qua màng nhanh hơn nitơ, giúp tăng hàm lượng oxy trong dòng khí đầu ra. Hiệu suất của quá trình này phụ thuộc vào cấu trúc và tính chất của màng polysulfone.
3.2. Hệ thống lọc khí
Hệ thống lọc khí sử dụng màng polysulfone được thiết kế để tối ưu hóa quá trình làm giàu oxy. Các yếu tố như áp suất, nhiệt độ, và lưu lượng khí được điều chỉnh để đạt hiệu suất cao nhất. Hệ thống này có thể được ứng dụng trong các bệnh viện, nhà máy, và các tòa nhà cao tầng.
IV. Kết luận và kiến nghị
Kết luận và kiến nghị của nghiên cứu nhấn mạnh tiềm năng ứng dụng của màng polysulfone trong việc làm giàu oxy từ không khí. Các kết quả nghiên cứu cho thấy màng có hiệu suất cao và có thể được tối ưu hóa thêm để ứng dụng trong thực tế. Các kiến nghị bao gồm việc nghiên cứu thêm về các loại phụ gia và phương pháp tạo màng để cải thiện hiệu suất và độ bền của màng.
4.1. Giá trị thực tiễn
Giá trị thực tiễn của nghiên cứu nằm ở khả năng ứng dụng màng polysulfone trong các hệ thống lọc khí để làm giàu oxy. Điều này có ý nghĩa lớn trong việc cải thiện chất lượng không khí và hỗ trợ các quy trình công nghiệp và y tế.
4.2. Hướng nghiên cứu tương lai
Hướng nghiên cứu tương lai bao gồm việc tối ưu hóa các thông số tạo màng, nghiên cứu thêm về các loại phụ gia, và ứng dụng màng trong các hệ thống lọc khí quy mô lớn. Các nghiên cứu này sẽ giúp cải thiện hiệu suất và độ bền của màng polysulfone trong thực tế.
