I. Nghiên cứu chế tạo màng lọc
Luận văn tập trung vào nghiên cứu chế tạo màng lọc từ vật liệu Polyacrylonitrile (PAN) bằng phương pháp đảo pha đông tụ chìm. Phương pháp này được lựa chọn do khả năng tạo ra màng có cấu trúc bất đối xứng, phù hợp cho các ứng dụng lọc tách. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chế tạo như nồng độ PAN, thời gian bay hơi dung môi, và nhiệt độ môi trường đông tụ được khảo sát chi tiết. Kết quả cho thấy nồng độ PAN ảnh hưởng trực tiếp đến độ xốp và lưu lượng lọc của màng. Thời gian bay hơi dung môi và nhiệt độ đông tụ cũng tác động đáng kể đến cấu trúc bề mặt và hiệu suất lọc.
1.1. Phương pháp chế tạo màng lọc
Phương pháp chế tạo màng lọc Polyacrylonitrile được thực hiện thông qua kỹ thuật đảo pha đông tụ chìm. Quá trình này bao gồm việc hòa tan PAN trong dung môi thích hợp, sau đó đông tụ trong môi trường nước. Các thông số như nồng độ PAN, thời gian bay hơi dung môi, và nhiệt độ đông tụ được điều chỉnh để tối ưu hóa cấu trúc màng. Kết quả SEM cho thấy màng có cấu trúc bất đối xứng với lớp bề mặt mỏng và lớp đỡ xốp, đảm bảo hiệu suất lọc cao.
1.2. Ảnh hưởng của nồng độ PAN
Nồng độ PAN trong dung dịch tạo màng là yếu tố quan trọng quyết định cấu trúc và tính chất của màng. Khi nồng độ PAN tăng, độ xốp của màng giảm, dẫn đến lưu lượng lọc thấp hơn. Tuy nhiên, màng có nồng độ PAN cao hơn lại có độ bền cơ học tốt hơn. Kết quả thí nghiệm cho thấy nồng độ PAN tối ưu là 14.4%, đảm bảo cân bằng giữa lưu lượng lọc và độ bền.
II. Biến tính bề mặt màng lọc
Biến tính bề mặt màng lọc là quá trình quan trọng nhằm cải thiện tính chất bề mặt và hiệu suất lọc của màng. Luận văn sử dụng hai phương pháp chính: trùng hợp ghép quang hóa và trùng hợp ghép khơi mào oxi hóa khử. Các tác nhân trùng hợp ghép bao gồm axit maleic (MA) và axit acrylic (AA). Kết quả cho thấy việc biến tính bề mặt giúp tăng độ thấm ướt và giảm hiện tượng tắc nghẽn màng, đồng thời cải thiện khả năng lưu giữ protein.
2.1. Trùng hợp ghép quang hóa
Phương pháp trùng hợp ghép quang hóa được thực hiện dưới bức xạ tử ngoại (UV) với tác nhân là axit acrylic. Quá trình này tạo ra các nhóm chức trên bề mặt màng, giúp tăng độ thấm ướt và giảm hiện tượng tắc nghẽn. Kết quả cho thấy màng biến tính có lưu lượng lọc cao hơn và độ lưu giữ protein tốt hơn so với màng gốc.
2.2. Trùng hợp ghép khơi mào oxi hóa khử
Phương pháp trùng hợp ghép khơi mào oxi hóa khử sử dụng hệ khơi mào Fe2+/H2O2 để tạo ra các gốc tự do trên bề mặt màng. Các gốc tự do này phản ứng với axit maleic hoặc axit acrylic, tạo thành các nhóm chức mới. Kết quả cho thấy màng biến tính có độ thấm ướt tốt hơn và khả năng lưu giữ protein cao hơn, đặc biệt khi sử dụng axit maleic.
III. Ứng dụng màng lọc Polyacrylonitrile
Màng lọc Polyacrylonitrile được ứng dụng rộng rãi trong các quá trình lọc tách, đặc biệt là trong lọc protein và các phân tử sinh học. Luận văn đánh giá hiệu quả của màng PAN trong việc lọc tách protein từ dung dịch. Kết quả cho thấy màng biến tính có hiệu suất lọc cao hơn và độ lưu giữ protein tốt hơn so với màng gốc. Điều này chứng tỏ tiềm năng ứng dụng lớn của màng PAN trong các ngành công nghiệp dược phẩm và thực phẩm.
3.1. Hiệu suất lọc protein
Màng PAN biến tính được đánh giá hiệu suất lọc protein thông qua các thí nghiệm lọc tách. Kết quả cho thấy màng biến tính có độ lưu giữ protein cao hơn và lưu lượng lọc ổn định hơn so với màng gốc. Điều này chứng tỏ hiệu quả của quá trình biến tính bề mặt trong việc cải thiện tính năng lọc tách.
3.2. Tiềm năng ứng dụng
Màng lọc Polyacrylonitrile có tiềm năng ứng dụng lớn trong các ngành công nghiệp dược phẩm, thực phẩm và xử lý nước. Khả năng lọc tách hiệu quả các phân tử sinh học và protein làm cho màng PAN trở thành vật liệu lý tưởng cho các ứng dụng công nghệ cao.
