Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu biến tính bề mặt màng lọc Polyethersulfone (PES)

• Tác giả: Nguyễn Thị Minh Châu
• Người hướng dẫn: PGS. Trần Thị Dung
• Trường học: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
• Chuyên ngành: Kỹ thuật Hoá Học
• Đề tài: Biến Tính Bề Mặt Màng Lọc Polyethersulfone
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG I: Màng lọc và các quá trình màng
• 1.1. Màng lọc và các quá trình màng
• 1.2. Cơ chế tách qua màng
• 1.3. Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình tách qua màng
• 1.4. Hiện tượng tắc màng
• 1.5. Các giải pháp nâng cao hiệu suất tách lọc cho màng
• 1.6. Biến tính bề mặt màng lọc
• 1.6.1. Biến tính bề mặt màng lọc bằng phương pháp trùng hợp ghép
• 1.6.2. Trùng hợp ghép quang hóa dưới bức xạ tử ngoại
• 1.6.3. Trùng hợp ghép khơi mào oxy hóa khử
• 1.7. Polyethersulfone và màng lọc polyethersulfone (PES)
• 1.8. Ứng dụng màng lọc trong xử lý nước thải của quá trình chế biến sữa
• 1.9. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu của luận văn
• 2. CHƯƠNG II: Hóa chất và thiết bị
• 2.1. Hóa chất, vật liệu
• 2.2. Thiết bị, dụng cụ
• 2.3. Phương pháp nghiên cứu
• 2.4. Biến tính bề mặt màng. Đánh giá đặc tính bề mặt màng
• 2.5. Đánh giá tính năng tách lọc của màng
• 2.6. Khả năng lọc tách thu hồi protein trong dung dịch sữa loãng
• 3. CHƯƠNG III: Kết quả nghiên cứu và thảo luận
• 3.1. Trùng hợp ghép 1-vinyl-2-pyrolidinone (NVP) biến tính bề mặt màng PES
• 3.2. Trùng hợp ghép quang hóa NVP lên bề mặt màng PES
• 3.3. Trùng hợp ghép khơi mào oxi hóa-khử NVP lên bề mặt màng PES
• 3.4. Trùng hợp ghép poly(etylen glycol) metacrylat (PEGMA)
• 3.5. Trùng hợp ghép quang hóa PEGMA lên bề mặt màng PES
• 3.6. Trùng hợp ghép khơi mào oxi hóa khử PEGMA lên bề mặt màng PES
• 3.7. Khả năng lọc tách thu hồi protein trong dung dịch sữa loãng của màng
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về biến tính bề mặt màng lọc Polyethersulfone PES

Màng lọc Polyethersulfone (PES) là một trong những loại màng lọc phổ biến trong công nghệ tách. Với khả năng tách lọc hiệu quả, PES được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như xử lý nước thải, chế biến thực phẩm và y tế. Tuy nhiên, bề mặt màng PES thường không đáp ứng được yêu cầu tách lọc cho các đối tượng khác nhau. Do đó, việc biến tính bề mặt màng PES trở thành một giải pháp quan trọng nhằm nâng cao hiệu suất tách lọc. Biến tính bề mặt giúp cải thiện tính chất màng mà không làm thay đổi cấu trúc bên trong, từ đó tối ưu hóa khả năng tách lọc của màng.

1.1. Đặc điểm và ứng dụng của màng lọc PES

Màng lọc PES có nhiều ưu điểm như độ bền cơ học cao, khả năng chịu nhiệt tốt và tính ổn định hóa học. Những đặc điểm này giúp màng PES được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau, từ lọc nước đến tách protein trong ngành thực phẩm. Tuy nhiên, để tối ưu hóa hiệu suất tách lọc, cần phải cải thiện bề mặt màng thông qua các phương pháp biến tính.

1.2. Tại sao cần biến tính bề mặt màng lọc

Việc biến tính bề mặt màng lọc PES giúp cải thiện khả năng tương tác với các chất cần tách, từ đó nâng cao hiệu suất lọc. Các phương pháp biến tính như trùng hợp ghép quang hóa và oxy hóa khử đã được nghiên cứu và chứng minh hiệu quả trong việc cải thiện tính chất bề mặt màng.

II. Vấn đề và thách thức trong biến tính bề mặt màng lọc PES

Mặc dù biến tính bề mặt màng PES mang lại nhiều lợi ích, nhưng cũng tồn tại một số thách thức. Một trong những vấn đề chính là sự tắc nghẽn màng trong quá trình lọc. Hiện tượng này xảy ra khi các tiểu phân bám vào bề mặt màng, làm giảm hiệu suất lọc. Ngoài ra, việc lựa chọn phương pháp biến tính phù hợp cũng là một thách thức lớn, vì không phải phương pháp nào cũng mang lại kết quả như mong đợi.

2.1. Hiện tượng tắc màng và nguyên nhân

Tắc màng là hiện tượng phổ biến trong quá trình lọc, đặc biệt là khi lọc các dung dịch có chứa protein hoặc chất béo. Nguyên nhân chính của hiện tượng này là do sự hấp phụ của các tiểu phân lên bề mặt màng, dẫn đến giảm năng suất lọc. Việc hiểu rõ nguyên nhân gây tắc màng sẽ giúp tìm ra giải pháp hiệu quả hơn.

2.2. Thách thức trong việc lựa chọn phương pháp biến tính

Có nhiều phương pháp biến tính bề mặt màng PES, nhưng không phải phương pháp nào cũng phù hợp với mọi loại dung dịch. Việc lựa chọn phương pháp cần dựa trên tính chất của dung dịch và yêu cầu tách lọc cụ thể. Điều này đòi hỏi sự nghiên cứu kỹ lưỡng và thử nghiệm để tìm ra giải pháp tối ưu.

III. Phương pháp biến tính bề mặt màng lọc PES hiệu quả

Có nhiều phương pháp biến tính bề mặt màng PES, trong đó hai phương pháp phổ biến nhất là trùng hợp ghép quang hóa và oxy hóa khử. Những phương pháp này không chỉ giúp cải thiện tính chất bề mặt mà còn tăng cường khả năng tách lọc của màng. Việc áp dụng các phương pháp này cần được thực hiện một cách cẩn thận để đảm bảo hiệu quả tối ưu.

3.1. Trùng hợp ghép quang hóa dưới bức xạ tử ngoại

Phương pháp trùng hợp ghép quang hóa sử dụng bức xạ tử ngoại để kích hoạt quá trình biến tính bề mặt màng PES. Phương pháp này giúp tạo ra các nhóm chức năng mới trên bề mặt màng, từ đó cải thiện khả năng tương tác với các chất cần tách. Nghiên cứu cho thấy rằng việc tối ưu hóa điều kiện trùng hợp có thể nâng cao đáng kể hiệu suất lọc.

3.2. Trùng hợp ghép khơi mào oxy hóa khử

Phương pháp này sử dụng các tác nhân oxy hóa khử để biến tính bề mặt màng PES. Quá trình này giúp tạo ra các nhóm chức năng có khả năng hấp phụ tốt hơn, từ đó cải thiện khả năng tách lọc. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc điều chỉnh nồng độ và thời gian phản ứng có thể ảnh hưởng lớn đến hiệu quả của quá trình biến tính.

IV. Ứng dụng thực tiễn của màng lọc PES sau biến tính

Sau khi biến tính, màng lọc PES có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, đặc biệt là trong xử lý nước thải và chế biến thực phẩm. Việc cải thiện tính chất bề mặt giúp màng có khả năng tách lọc tốt hơn, từ đó nâng cao hiệu quả trong các quy trình công nghiệp. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng màng PES sau biến tính có thể thu hồi protein hiệu quả trong dung dịch sữa, mở ra nhiều cơ hội ứng dụng trong ngành thực phẩm.

4.1. Ứng dụng trong xử lý nước thải

Màng lọc PES sau biến tính có khả năng tách lọc tốt hơn, giúp loại bỏ các tạp chất trong nước thải hiệu quả. Điều này không chỉ giúp cải thiện chất lượng nước mà còn giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Các nghiên cứu đã chứng minh rằng màng PES biến tính có thể đạt được hiệu suất tách lọc cao trong các hệ thống xử lý nước thải.

4.2. Ứng dụng trong chế biến thực phẩm

Trong ngành chế biến thực phẩm, màng lọc PES sau biến tính được sử dụng để thu hồi protein và các chất dinh dưỡng từ dung dịch sữa. Việc này không chỉ giúp nâng cao giá trị dinh dưỡng của sản phẩm mà còn tiết kiệm chi phí sản xuất. Nghiên cứu cho thấy rằng màng PES biến tính có khả năng thu hồi protein cao hơn so với màng chưa biến tính.

V. Kết luận và tương lai của nghiên cứu biến tính bề mặt màng lọc PES

Nghiên cứu biến tính bề mặt màng lọc Polyethersulfone (PES) đã mở ra nhiều hướng đi mới trong việc cải thiện hiệu suất tách lọc. Các phương pháp biến tính như trùng hợp ghép quang hóa và oxy hóa khử đã chứng minh hiệu quả trong việc nâng cao tính chất bề mặt màng. Tương lai của nghiên cứu này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều ứng dụng mới, đặc biệt trong các lĩnh vực công nghiệp và môi trường.

5.1. Hướng nghiên cứu tiếp theo

Các nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc phát triển các phương pháp biến tính mới, nhằm tối ưu hóa hơn nữa tính chất bề mặt màng PES. Việc kết hợp nhiều phương pháp biến tính có thể mang lại hiệu quả cao hơn trong việc cải thiện khả năng tách lọc.

5.2. Tác động đến ngành công nghiệp

Việc ứng dụng màng lọc PES sau biến tính trong ngành công nghiệp sẽ góp phần nâng cao hiệu quả sản xuất và bảo vệ môi trường. Các giải pháp tách lọc hiệu quả sẽ giúp giảm thiểu ô nhiễm và tiết kiệm tài nguyên, từ đó thúc đẩy sự phát triển bền vững trong ngành công nghiệp.