Dieser Artikel berichtet über praktische Methoden zur Herstellung von Hydrogelen in freistehenden Filmen und imprägnierten Membranen und zur Charakterisierung ihrer physikalischen Eigenschaften, einschließlich der Wassertransporteigenschaften.
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Methodenartikel
Synthese von Hydrogelen mit Antifouling-Eigenschaften als Membranen für die Wasserreinigung
In diesem Artikel
Zusammenfassung
Zusammenfassung
weithin genutzt, um die Hydrophilie der Oberfläche von Membranen für die Wasserreinigung zu verbessern, die Antifouling-Eigenschaften zu erhöhen und damit das Erreichen stabile Wasserdurchlässigkeit durch Membranen im Laufe der Zeit Hydrogele wurde. Hier berichten wir über ein einfaches Verfahren Hydrogele herzustellen, basierend auf Zwitter für Membrananwendungen. Freistehende Filme können vom Sulfobetain-Methacrylat (SBMA) mit einem Vernetzer aus Poly (ethylenglykol) diacrylat (PEGDA) über Photopolymerisation hergestellt werden. Die Hydrogele können auch durch Tränkung in hydrophobe poröse Träger hergestellt werden, um die mechanische Festigkeit zu verbessern. Diese Filme können durch abgeschwächte Totalreflexion Fourier-Transformations-Infrarotspektroskopie (ATR-FTIR) charakterisiert werden, um den Umsetzungsgrad der (Meth) acrylatgruppen, um zu bestimmen, unter Verwendung von Goniometer für Hydrophilie und Differential-Scanning-Kalorimetrie (DSC) für die Polymerkettendynamik. Wir berichten auch Protokolle, die die Wasserdurchlässigkeit in Sackgassen filtra zu bestimmensysteme und die Wirkung von Schmutzstoffen (Rinderserumalbumin, BSA) auf der Membranleistung.
Einleitung
Es besteht ein großer Bedarf kostengünstig und energieeffiziente Technologien zu entwickeln, sauberes Wasser zu produzieren, um die steigende Nachfrage gerecht zu werden. Polymermembranen sind als führende Technologie zur Reinigung von Wasser aufgrund ihrer inhärenten Vorteile, wie ihre hohe Energieeffizienz, niedrige Kosten und Einfachheit in der Bedienung 1 entstanden. Membranen ermöglichen reines Wasser durchdringen und die Verunreinigungen zurückweisen. Jedoch Membranen werden oft zur Verschmutzung durch Verunreinigungen in dem Speisewasser unterzogen, die auf die Membranoberfläche von ihren günstigen Wechselwirkungen adsorbiert werden kön....
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Protokoll
1. Herstellung der Präpolymerlösungen
- Zubereitung unter Verwendung von Wasser als Lösungsmittel
- Hinzufügen 10,00 g entionisiertes (DI) Wasser in eine Glasflasche mit einem magnetischen Rührstab.
- Messen 2,00 g SBMA und überträgt es auf die Glasflasche, das Wasser enthält. Man rührt die Lösung 30 min, bis die SBMA vollständig gelöst ist.
- In einer separaten Flasche, fügt 20,00 g PEGDA (M n = 700 g / mol).
- Fügen 20,0 mg von 1-Hydroxycyclohexylphenylketon (HCPK), einem Fotoinitiator, auf den PEGDA Lösung. Lassen Sie die Lösung unter Rühren für mindestens 30 min.
- Unter ....
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Ergebnisse
Freistehende Filme hergestellt mit den Prepolymer - Lösungen in den Schritten 1.1 und 1.2 angegeben werden als S50 und S30, respectively. Ausführlichere Informationen sind in Tabelle 1 dargestellt. Die Prepolymer - Lösung in Schritt 1.2 angegeben wurde ebenfalls verwendet Imprägnierte Membranen herzustellen, die als IMS30 bezeichnet sind. Da der poröse Träger aus hydrophobem Polyethylen hergestellt wird, wird nur die Prä.......
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Diskussion
Wir haben ein einfaches Verfahren zur Herstellung von freistehenden Filmen nachgewiesen und Membranen auf Basis von imprägnierten zwitterionische Hydrogelen. Das Verschwinden von drei (Meth) acrylat charakteristischen Peaks ( das heißt, 810, 1.190 und 1.410 cm -1) im IR - Spektrum der erhaltenen Polymerfilme und imprägnierte Membran (Abbildung 2) zeigt die gute Umwandlung der Monomere und Vernetzer 4, 19,
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Offenlegungen
Die Autoren erklären, dass sie keine konkurrierenden finanziellen Interessen haben.
Danksagungen
Wir danken dem Korean Carbon Capture and Sequestration R&D Center (KCRC) für die finanzielle Unterstützung dieser Arbeit.
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Materialien
| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| Poly(ethylenglykol)diacrylat Mn = 700 (PEGDA) | Sigma Aldrich | 455008 | |
| 1-Hydroxycyclohexylphenylketon, 99% (HCPK) | Sigma Aldrich | 405612 | |
| [2-(Methacrloyloxy)ethyldimethyl-(3-sulfopropyl)ammoniumhydroxid, 97% | Sigma Aldrich | 537284 | akut giftiges |
| Ethanol, 95% | Koptec, VWR International | V1101 | brennbares |
| Dekan, wasserfrei, 99% | Sigma Aldrich | 457116 | |
| Solupor Membran | Lydall | 7PO7D | |
| Mikrometer | Starrett | 2900-6 | |
| ATR-FTIR | Vertex 70 | ||
| DSC: TA Q2000 | TA Instruments | ||
| Rame'-hart Goniometer: Modell 190 | Rame'-hart Instruments | ||
| Ultravioletter Vernetzer: CX-2000 | Ultraviolette Produkte | UV-Strahlung | |
| Permeationszelle: Modell UHP-43 | Advantec MFS Deionisiertes | ||
| Wasser: Milli-Q Wasser | EMD Millipore |
Referenzen
- Qasim, M., Darwish, N. A., Sarp, S., Hilal, N. Water desalination by forward (direct) osmosis phenomenon: A comprehensive review. Desalination. , 47-69 (2015).
- Geise, G. M., et al. Water purification by membranes: The role of polymer science. J. Polym. Sci. Part B Polym. Phys. 48 (15), 1685-1718 (2010).
- Miller, D. J., Dreyer, D., Bielawski, C., Paul, D. R., Freeman, B. D.
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Nachdrucke und Genehmigungen
