जल शोधन के लिए Antifouling गुण झिल्लियों के रूप में साथ Hydrogels का संश्लेषण
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
हाइड्रोजेल व्यापक रूप से जल शोधन के लिए झिल्ली की सतह hydrophilicity को बढ़ाने के लिए उपयोग किया गया है, गन्दगी-विरोधी गुण बढ़ रही है और इस तरह समय के साथ पर्दे के माध्यम से स्थिर पानी की पारगम्यता को प्राप्त करने। यहाँ, हम झिल्ली अनुप्रयोगों के लिए zwitterions के आधार पर हाइड्रोजेल तैयार करने के लिए एक सतही विधि रिपोर्ट। फ्रीस्टैंडिंग फिल्मों पाली के एक crosslinker (इथाइलीन ग्लाइकॉल) diacrylate (PEGDA) photopolymerization के माध्यम से साथ sulfobetaine मेथाक्रिलेट (SBMA) से तैयार किया जा सकता है। हाइड्रोजेल भी यांत्रिक शक्ति को बढ़ाने के लिए हाइड्रोफोबिक झरझरा समर्थन में संसेचन द्वारा तैयार किया जा सकता है। इन फिल्मों में तनु कुल प्रतिबिंब फूरियर की विशेषता किया जा सकता है अवरक्त स्पेक्ट्रोस्कोपी (एटीआर-एफटीआईआर) को बदलने (मेथ) acrylate समूहों के रूपांतरण की डिग्री का निर्धारण करने, बहुलक श्रृंखला गतिशीलता के लिए hydrophilicity और अंतर स्कैनिंग calorimetry (डीएससी) के लिए goniometers का उपयोग कर। हम यह भी अंत में मृत्यु FILTRA में पानी की पारगम्यता निर्धारित करने के लिए प्रोटोकॉल की रिपोर्टtion प्रणालियों और झिल्ली के प्रदर्शन पर foulants के प्रभाव (गोजातीय सीरम albumin, बीएसए)।
Introduction
एक महान आदेश बढ़ती मांग को पूरा करने के लिए साफ पानी का उत्पादन करने के कम लागत और ऊर्जा कुशल प्रौद्योगिकी विकसित करने की जरूरत है। बहुलक झिल्ली इस तरह के अपने उच्च ऊर्जा दक्षता, कम लागत, और ऑपरेशन 1 में सादगी के रूप में, अपने निहित फायदे की वजह से जल शोधन के लिए एक अग्रणी प्रौद्योगिकी के रूप में उभरा है। झिल्ली शुद्ध पानी के माध्यम से व्याप्त और दूषित पदार्थों को अस्वीकार करने के लिए अनुमति देते हैं। हालांकि, झिल्ली अक्सर चारा पानी में दूषित पदार्थों को, जो उनके अनुकूल बातचीत 2, 3 से झिल्ली सतह पर adsorbed किया जा सकता द्वारा दूषण के अधीन हैं। हमले में नाटकीय रूप से झिल्ली के माध्यम से जल प्रवाह कम कर सकते हैं, झिल्ली क्षेत्र की आवश्यकता है और जल शोधन की लागत बढ़ रही है।
एक प्रभावी तरीका है अवरोधक को कम करने के hydrophilicity बढ़ाने के लिए और इस प्रकार में अनुकूल कम करने के लिए झिल्ली सतह संशोधित करने के लिए हैझिल्ली सतह और foulants के बीच teractions। एक विधि superhydrophilic 3 हाइड्रोजेल साथ पतली झिल्लियों कोटिंग का प्रयोग है। हाइड्रोजेल अक्सर उच्च पानी की पारगम्यता है; इसलिए, एक पतली झिल्ली कोटिंग झिल्ली के माध्यम से लंबे समय तक पानी permeance कम बाधित होने की वजह से, पूरे झिल्ली में थोड़ी वृद्धि हुई परिवहन प्रतिरोध के बावजूद बढ़ा सकते हैं। हाइड्रोजेल भी सीधे आसमाटिक अनुप्रयोगों 4 में जल शोधन के लिए गर्भवती झिल्ली में गढ़े जा सकता है।
Zwitterionic सामग्री सकारात्मक और नकारात्मक दोनों का आरोप लगाया कार्य समूहों, शुद्ध तटस्थ चार्ज के साथ होते हैं, और स्थिर विद्युत प्रेरित हाइड्रोजन संबंध 5, 6, 7, 8, 9 के माध्यम से मजबूत सतह हाइड्रेशन की है। मजबूती से बंधे जलयोजन परतों शारीरिक रूप में कार्यऔर ऊर्जा बाधाओं,, सतह पर संलग्न से foulants रोकने इस प्रकार उत्कृष्ट गन्दगी-विरोधी गुण 10 का प्रदर्शन है। इस तरह के पाली (sulfobetaine मेथाक्रिलेट) (PSBMA) और पॉलि (carboxybetaine मेथाक्रिलेट) (PCBMA) के रूप में zwitterionic पॉलिमर,, कोटिंग 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18 को बढ़ाने के लिए से झिल्ली सतह संशोधित करने के लिए इस्तेमाल किया गया है सतह hydrophilicity और इस तरह गन्दगी-विरोधी गुण।
हम यहाँ sulfobetaine मेथाक्रिलेट (SBMA) के photopolymerization, जो पाली (इथाइलीन ग्लाइकॉल) का उपयोग कर crosslinked है के माध्यम से का उपयोग कर zwitterionic हाइड्रोजेल diacrylate तैयार करने के लिए एक सतही विधि का प्रदर्शन (PEGDA, एम एन = 700 ग्राम / मोल) यांत्रिक शक्ति में सुधार होगा। हम यह भी उपस्थित एकप्रक्रिया photopolymerization से पहले एक अत्यंत झरझरा हाइड्रोफोबिक समर्थन में मोनोमर और crosslinker impregnating द्वारा मजबूत झिल्ली के निर्माण के लिए। फ्रीस्टैंडिंग फिल्मों और गर्भवती झिल्ली की शारीरिक और जल परिवहन गुण अच्छी तरह से जल शोधन के लिए संरचना / संपत्ति संबंध स्पष्ट करना विशेषता है। तैयार हाइड्रोजेल झिल्ली जुदाई गुण बढ़ाने के लिए एक सतह कोटिंग के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता। तिर्यक घनत्व को समायोजित करके या हाइड्रोफोबिक झरझरा समर्थन में impregnating द्वारा, इन सामग्रियों भी इस तरह के आगे असमस या दबाव-मंद असमस 4 के रूप में आसमाटिक प्रक्रियाओं, के लिए पर्याप्त यांत्रिक शक्ति के साथ पतली फिल्मों बना सकते हैं।
Protocol
Representative Results
Discussion
हम फ्रीस्टैंडिंग फिल्मों और zwitterionic हाइड्रोजेल के आधार पर गर्भवती झिल्ली तैयार करने के लिए एक सतही विधि का प्रदर्शन किया है। तीन (मेथ) acrylate विशेषता चोटियों के लापता होने (यानी, 810, 1190, और 1410 सेमी -1) प्राप?…
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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