I. Giới thiệu về màng lọc nanocomposite polyamide TiO2
Luận văn tập trung vào việc chế tạo màng lọc nanocomposite polyamide-TiO2 ứng dụng trong khử muối nước biển. Màng lọc nanocomposite được nghiên cứu nhằm cải thiện hiệu suất lọc và khả năng chống tắc nghẽn. Polyamide-TiO2 là vật liệu chính, kết hợp tính chất cơ học của polyamide và khả năng xúc tác quang của TiO2. Nghiên cứu này đặt nền móng cho việc phát triển công nghệ lọc nước tiên tiến, giải quyết vấn đề khan hiếm nước ngọt.
1.1. Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu chính là chế tạo màng lọc thẩm thấu ngược dựa trên vật liệu nanocomposite polyamide-TiO2. Nghiên cứu nhằm tối ưu hóa quy trình tổng hợp, cải thiện độ thẩm thấu nước và hiệu suất khử muối. Ứng dụng màng lọc trong xử lý nước biển hứa hẹn mang lại giải pháp bền vững cho nguồn nước ngọt.
1.2. Ý nghĩa thực tiễn
Nghiên cứu này có ý nghĩa quan trọng trong công nghệ khử muối, đặc biệt là ở các khu vực ven biển. Màng lọc polyamide-TiO2 không chỉ cải thiện hiệu suất lọc mà còn giảm chi phí vận hành. Đây là bước tiến lớn trong công nghệ xử lý nước, góp phần giải quyết vấn đề khan hiếm nước toàn cầu.
II. Phương pháp chế tạo và đánh giá màng lọc
Quy trình chế tạo màng lọc bao gồm các bước tổng hợp màng thẩm thấu ngược dựa trên phản ứng trùng ngưng tại bề mặt phân pha. Polyamide được hình thành từ monomer MPD và TMC, trong khi TiO2 được phân tán trong lớp màng để tăng cường tính chất. Các yếu tố như nồng độ monomer, nhiệt độ và thời gian phản ứng được tối ưu hóa để đạt hiệu suất cao nhất.
2.1. Tổng hợp màng lọc TFC
Màng lọc TFC (Thin Film Composite) được tổng hợp bằng phản ứng trùng ngưng giữa MPD và TMC. Nồng độ monomer và tỷ lệ phản ứng ảnh hưởng trực tiếp đến cấu trúc và hiệu suất của màng. Kết quả cho thấy, tỷ lệ MPD/TMC tối ưu là 2,0/0,1%, nhiệt độ phản ứng 34°C, và thời gian phản ứng 1 phút.
2.2. Tổng hợp màng lọc TFN
Màng lọc TFN (Thin Film Nanocomposite) được tạo ra bằng cách phân tán hạt nano TiO2 trong lớp polyamide. Nồng độ TiO2 0,01% cho kết quả tốt nhất với độ thẩm thấu nước tăng 49% và hiệu suất khử muối đạt 99,1%. Ứng dụng TiO2 trong màng lọc giúp cải thiện đáng kể khả năng chống tắc nghẽn.
III. Kết quả và đánh giá
Nghiên cứu đã chế tạo thành công màng lọc nanocomposite polyamide-TiO2 với hiệu suất khử muối đạt 99,2%. Màng lọc TFN cho thấy độ thẩm thấu nước cao hơn so với màng TFC truyền thống. Việc phủ lớp PVA-TiO2 lên bề mặt màng giúp tăng cường khả năng chống tắc nghẽn, đặc biệt trong môi trường nước biển có chứa alginate.
3.1. Hiệu suất khử muối
Kết quả thử nghiệm cho thấy, màng lọc TFN đạt hiệu suất khử muối 99,1% với thông lượng nước 20,9 L/m².h. Công nghệ khử muối bằng màng lọc nanocomposite hứa hẹn là giải pháp hiệu quả cho xử lý nước biển.
3.2. Khả năng chống tắc nghẽn
Việc phủ lớp PVA-TiO2 lên bề mặt màng giúp giảm đáng kể hiện tượng tắc nghẽn. Kết quả thử nghiệm với dung dịch nước biển chứa alginate cho thấy, màng TFN có khả năng chống tắc nghẽn vượt trội so với màng thương mại.
IV. Kết luận và triển vọng
Nghiên cứu đã chứng minh hiệu quả của màng lọc nanocomposite polyamide-TiO2 trong khử muối nước biển. Công nghệ màng lọc này không chỉ cải thiện hiệu suất lọc mà còn giảm chi phí vận hành. Ứng dụng TiO2 trong màng lọc mở ra triển vọng lớn cho công nghệ xử lý nước trong tương lai.
4.1. Triển vọng ứng dụng
Màng lọc nanocomposite có tiềm năng lớn trong xử lý nước biển, đặc biệt ở các khu vực khan hiếm nước ngọt. Công nghệ khử muối bằng màng lọc hứa hẹn trở thành giải pháp bền vững cho nhu cầu nước sạch toàn cầu.
4.2. Hướng phát triển
Nghiên cứu tiếp theo cần tập trung vào việc tối ưu hóa quy trình sản xuất và giảm chi phí. Ứng dụng màng lọc trong các hệ thống lọc quy mô lớn sẽ là bước tiến quan trọng trong công nghệ xử lý nước.
