물 정화를위한 막으로 방오 특성을 가진 히드로 겔의 합성
Summary
This paper reports practical methods to prepare hydrogels in freestanding films and impregnated membranes and to characterize their physical properties, including water transport properties.
Abstract
하이드로 겔은 시간 경과에 널리 막을 통해 안정된 투수 달성 따라서 방오성을 증가시키고, 정수용 막 표면의 친수성을 향상시키기 위해 사용되어왔다. 여기, 우리는 막 애플리케이션에 양쪽 성 이온에 따라 하이드로 젤을 준비하는 손쉬운 방법을보고합니다. 프리 스탠딩 필름은 광중합 통해 폴리 가교제 (에틸렌 글리콜) 디 아크릴 레이트 (PEGDA)와 메타 크릴 술 포베 타인 (SBMA)로부터 제조 될 수있다. 하이드로 겔은, 기계적 강도를 향상시키는 소수성 다공성 지지체에 함침시켜 제조 할 수있다. 이들 필름은 중합체 쇄 역학 친수성 및 시차 주사 열량계 (DSC)에 대한 고니 오 미터를 이용하여, (메트) 아크릴 기의 전화율을 결정하기 위해 적외선 분광법 (ATR-FTIR)을 변형 감쇄 전반사 푸리에 특징으로 할 수있다. 우리는 또한 막 다른 FILTRA에서 투수를 결정하기 위해 프로토콜을보고기 시스템 및 막 성능에 foulants 효과 (소 혈청 알부민, BSA).
Introduction
증가하는 수요를 충족하기 위해 깨끗한 물을 생산하기 위해 저렴한 비용 및 에너지 효율적인 기술을 개발하는 중대한 필요가있다. 고분자 멤브레인은 작업 1의 높은 에너지 효율, 낮은 비용, 단순성으로 인해 자신의 고유 한 장점 정수에 대한 선도적 인 기술로 등장했다. 막 순수한 물을 통해 침투와 오염 물질을 거부 할 수 있습니다. 그러나, 멤브레인은 종종 유리한 작용 (2, 3)에서 막 표면에 흡착 될 수있는 공급 물 오염 물질에 의해 오염을 실시한다. 오손 극적 필요한 멤브레인 면적 정수 비용을 증가 막을 통해 물 흐름을 감소시킬 수있다.
오염을 줄일 수있는 효과적인 방법은 친수성을 증가시키고 이에에서 유리한 감소 막 표면을 수정하는 것막 표면 사이 foulants 고유 상호 작용. 하나의 방법은 3 초 친수성 하이드로 겔로 박막 코팅을 사용하는 것이다. 하이드로 겔은 종종 높은 물 투과성을 가지고, 따라서, 박막 코팅은 막 전체에 걸쳐 약간 증가 반송 저항 불구 인해 완화 된 오염을 막을 통한 장기간의 물 투과도를 증가시킬 수있다. 하이드로 겔은 또한 직접 침투 응용 4 정수용 막 함침으로 제조 될 수있다.
양쪽이 온성 물질은 순 중성 전하와 양 양 및 음으로 하전 된 작용기를 포함하고, 정전 유도 수소 결합 5, 6, 7, 8, 9를 통해 강한 표면 수분을 갖는다. 단단히 결합 된 수화 층은 물리적 역할에너지 장벽은, 표면에 부착로부터 foulants 방지 따라서 우수한 방오성 10 시연. 폴리 (술 포베 타인 메타 크릴 레이트) (PSBMA) 및 폴리 (carboxybetaine 메타 크릴 레이트) (PCBMA)와 같은 양쪽이 온성 중합체, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18가 증가 도포하여 막 표면을 수정하는데 사용되어왔다 표면 친수성 때문에 방오성.
우리는 여기에 폴리 (에틸렌 글리콜)을 사용하여 가교 광중합 통해 술 포베 타인 메타 크릴 레이트 (SBMA)를 사용하여 양쪽이 온성 하이드로 디 아크릴 레이트를 제조하기위한 용이 한 방법을 설명 (PEGDA가 M N = 700g / 몰)은 기계적 강도를 향상시킬 수있다. 우리는 또한 존재하는절차는 광중합 전에 다공성 지지체에 소수성 단량체와 가교제를 함침 견고한 막을 구성한다. 프리 스탠딩 필름을 함침 막의 물리적 해상 수송 성질은 충분히 정수용 구성 / 속성의 관계를 규명하는 것을 특징으로한다. 제조 된 하이드로 겔은 막 분리 특성을 향상시키기 위해 표면 코팅으로서 사용될 수있다. 가교 밀도를 조절하여 소수성 다공성 지지체에 함침시킴으로써, 이들 물질은 또한 순방향 또는 삼투 압력 지연 삼투 4 삼투압 공정에 대한 충분한 기계적 강도를 갖는 박막을 형성 할 수있다.
Protocol
Representative Results
Discussion
우리는 자립 영화와 양쪽 성 하이드로 젤을 기반으로 함침 세포막을 준비하는 손쉬운 방법을 증명하고있다. 세 (메트) 아크릴 레이트 특성 피크의 소멸 (즉, 810, 1,190 및 1,410cm-1) 얻어진 폴리머 필름의 IR 스펙트럼과는 막 (도 2) 단량체 및 가교제 (4)의 우수한 전환을 나타낸다 함침 19 (21). 또한, SO (…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
We gratefully acknowledge the financial support of this work by the Korean Carbon Capture and Sequestration R&D Center (KCRC).
Materials
| Poly(ethylene glycol) diacrylate Mn = 700 (PEGDA) | Sigma Aldrich | 455008 | |
| 1-Hydroxycyclohexyl phenyl ketone, 99% (HCPK) | Sigma Aldrich | 405612 | |
| [2-(Methacrloyloxy)ethyl dimethyl-(3-sulfopropyl) ammonium hydroxide, 97% | Sigma Aldrich | 537284 | Acutely Toxic |
| Ethanol, 95% | Koptec, VWR International | V1101 | Flamable |
| Decane, anhydrous, 99% | Sigma Aldrich | 457116 | |
| Solupor Membrane | Lydall | 7PO7D | |
| Micrometer | Starrett | 2900-6 | |
| ATR-FTIR | Vertex 70 | ||
| DSC: TA Q2000 | TA Instruments | ||
| Rame’-hart Goniometer: Model 190 | Rame’-hart Instruments | ||
| Ultraviolet Crosslinker: CX-2000 | Ultra-Violet Products | UV radiation | |
| Permeation Cell: Model UHP-43 | Advantec MFS | ||
| Deionized Water: Milli-Q Water | EMD Millipore |
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