KHẢO SÁT VÀ ĐÁNH GIÁ ĐẶC TÍNH MÀNG LỌC NANO NF270gPHMG VÀ NF270gPEGPHMG

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
KHOA HÓA HỌC

Phùng Thị Thúy

KHẢO SÁT VÀ ĐÁNH GIÁ ĐẶC TÍNH MÀNG LỌC
NANO NF270-g-PHMG VÀ NF270-g-PEG/PHMG

Khóa luận tốt nghiệp đại học hệ chính quy
Ngành cơng nghệ kỹ thuật hóa học
Chương trình đào tạo chuẩn

Hà Nội – 2021


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
KHOA HÓA HỌC

Phùng Thị Thúy

KHẢO SÁT VÀ ĐÁNH GIÁ ĐẶC TÍNH MÀNG LỌC
NANO NF270-g-PHMG VÀ NF270-g-PEG/PHMG

Khóa luận tốt nghiệp đại học hệ chính quy
Ngành cơng nghệ kỹ thuật hóa học
Chương trình đào tạo chuẩn

Cán bộ hướng dẫn: PGS.TS Trần Thị Dung
TS. Ngô Hồng Ánh Thu

Hà Nội – 2021


LỜI CẢM ƠN

Khóa luận tốt nghiệp đề tài: “Khảo sát và đánh giá đặc tính màng lọc nano
NF270-g-PHMG và NF270-g-PEG/PHMG” được thực hiện tại Phịng thí nghiệm Màng
lọc, Khoa Hóa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – ĐHQG Hà Nội.
Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS. TS. Trần Thị Dung đã tận tình hướng
dẫn, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình nghiên cứu và
thực hiện đề tài.
Em cũng xin cảm ơn TS. Ngô Hồng Ánh Thu và tập thể các anh chị em Phịng
thí nghiệm nghiên cứu Màng lọc, các thầy cô giáo Bộ môn Công nghệ Hóa học, trường
Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội đã giúp đỡ, truyền đạt kiến thức
cho em trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu.
Em xin chân thành cảm ơn.

Hà Nội, ngày tháng năm 2021
Sinh viên

Phùng Thị Thúy


Mục lục
MỞ ĐẦU.......................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ........................................................................... 2
1.1 Phương pháp lọc màng trong sản xuất nước sạch và nước ô nhiễm 2
1.1.1 Màng lọc và các quá trình màng ................................................... 2
1.1.2 Cơ chế tách qua màng ................................................................... 4

1.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tách qua màng .................... 5
1.2 Hiện tượng tắc màng .......................................................................... 6
1.2.1 Các yếu tố ảnh hưởng tới sự tắc màng.......................................... 6
1.2.2 Các giải pháp nâng cao hiệu suất tách lọc cho màng ................... 8
1.3 Trùng hợp ghép biến tính bề mặt màng ............................................ 8
1.3.1 Các phương pháp biến tính bề mặt màng lọc................................ 8
1.3.2 Biến tính bề mặt màng lọc bằng phương pháp trùng hợp ghép.... 9
1.4 Màng lọc nano NF270 ....................................................................... 12
1.5 Polyethylene glycol và Polyguanidine .............................................. 14
1.5.1 Polyethylene glycol (PEG) ............................................................. 14
1.5.2 Polyguanidine (PHMG) ................................................................. 15
1.6 Mục tiêu và nội dung nghiên cứu của khóa luận ............................. 15
CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........... 16
2.1 Hóa chất, dụng cụ và thiết bị ............................................................ 16
2.1.1 Hóa chất, vật liệu ........................................................................ 16
2.1.2 Dụng cụ và thiết bị ...................................................................... 16
2.2 Phương pháp nghiên cứu.................................................................. 17
2.2.1 Trùng hợp ghép PHMG và PEG/PHMG lên bề mặt màng NF270.
…………………………………………………………………………...18
2.2.2 Đánh giá tính năng lọc tách của màng ....................................... 19
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN................... 22
3.1 Xây dựng các đường chuẩn .............................................................. 22
3.1.1 Xây dựng đường chuẩn nồng độ Cu2+ trong nước...................... 22
3.1.2 Xây dựng đường chuẩn nồng độ NaCl trong nước ..................... 23


3.1.3 Xây dựng đường chuẩn chỉ số COD trong nước: ....................... 25
3.2 Tính năng lọc tách của màng nền NF270 ......................................... 25
3.3 Tính năng lọc tách của màng NF270-g-PHMG ............................... 26
3.4 Tính năng lọc tách của màng NF270-g-PEG/PHMG ...................... 30

3.5 Lọc mẫu nước thực tế ....................................................................... 35
KẾT LUẬN ................................................................................................... 39
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 40


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1 : Hóa chất và vật liệu.................................................................................... 16
Bảng 2: Dụng cụ và thiết bị ...................................................................................... 16
Bảng 3: Kết quả đo độ dẫn điện và COD của các mẫu nước ................................... 35

DANH MỤC HÌNH
Hình 1: Các q trình màng động lực áp suất ........................................................... 4
Hình 2: Cấu trúc màng polyamide TFC - PA........................................................... 13
Hình 3: Sơ đồ minh họa quá trình tổng hợp lớp PA hoạt động ............................... 13
Hình 4: (a) Ảnh AFM của màng NF270 (b) Ảnh AFM của màng XLE [24] .......... 13
Hình 5: Cấu trúc phân tử của Polyethylene Glycol (PEG) ...................................... 14
Hình 6: Cấu trúc phân tử của Polyguanidine (PHMG) ........................................... 15
Hình 7 : Sơ đồ thiết bị lọc phịng thí nghiệm............................................................ 17
Hình 8: Sơ đồ q trình biến tính bề mặt màng bằng phương pháp trùng hợp ghép
bức xạ tử ngoại ......................................................................................................... 18
Hình 9: Sự phụ thuộc của độ dẫn vào nồng độ Cu2+ (5 – 50 ppm) .......................... 22
Hình 10: Sự phụ thuộc của độ dẫn vào nồng độ Cu2+ (100 – 500 ppm)................... 22
Hình 11: Sự phụ thuộc của độ dẫn vào nồng độ Cu2+ (600 – 1000 ppm) ................. 23
Hình 12: Sự phụ thuộc của độ dẫn vào nồng độ NaCl (0-100 ppm) ........................ 23
Hình 13: Sự phụ thuộc của độ dẫn vào nồng độ NaCl (100-1000 ppm) .................. 24
Hình 14: Sự phụ thuộc của độ dẫn vào nồng độ NaCl (1000 -2000 ppm) ............... 24
Hình 15: Sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang vào nồng độ O2 hòa tan .................. 25
Hình 16: Năng suất lọc trung bình và độ lưu giữ của màng nền NF270 ................ 26
Hình 17: Độ duy trì năng suất lọc theo thời gian của màng nền NF270 ................. 26
Hình 18: Độ lưu giữ và năng suất lọc đối chuẩn của màng .................................... 27

Hình 19: Độ duy trì năng suất lọc sau 90 phút của màng NF270 -g-PHMG........... 27
Hình 20: Độ lưu giữ và năng suất lọc đối chuẩn của màng .................................... 28
Hình 21: Độ duy trì năng suất lọc sau 90 phút của màng NF270-g-PHMG khi lọc
tách dung dịch NaCl 1000 ppm ................................................................................ 28
Hình 22: Độ thấm nước đối chuẩn của màng NF270-g-PHMG ............................. 29
Hình 23: So sánh độ lưu giữ và năng suất lọc đối chuẩn của các màng khi lọc dung
dịch Cu2+500 ppm ..................................................................................................... 31
Hình 24: So sánh độ duy trì năng suất lọc của các màng sau 90 phút lọc dung dịch
Cu2+ 500 ppm ............................................................................................................ 31
Hình 25: So sánh độ thấm nước đối chuẩn của các màng ....................................... 32
Hình 26: Độ lưu giữ và năng suất lọc đối chuẩn của màng .................................... 33


Hình 27: Độ duy trì năng suất lọc sau 90 phút khi lọc tách Cu2+500ppm của màng
NF270-g-PEG/PHMG với nồng độ PEG thay đổi .................................................... 33
Hình 28: Độ lưu giữ và năng suất lọc đối chuẩn khi lọc tách dung dịch NaCl 1000
ppm của màng NF270-g-PEG/PHMG với nồng độ PEG thay đổi ........................... 34
Hình 29: Độ duy trì năng suất lọc sau 90 phút khi lọc tách NaCl 1000 ppm của màng
NF270-g-PEG/PHMG với nồng độ PEG thay đổi .................................................... 34
Hình 30: So sánh năng suất lọc trung bình và độ tắc màng khi lọc nước sơng Hồng.
.................................................................................................................................. 36
Hình 31: So sánh độ duy trì năng suất lọc theo thời gian của màng khi lọc nước sơng
Hồng ......................................................................................................................... 36
Hình 32: So sánh năng suất lọc trung bình và độ lưu giữ của màng khi lọc nước Hồ
Hồn Kiếm ................................................................................................................ 37
Hình 33: So sánh độ duy trì năng suất lọc theo thời gian của màng khi lọc nước Hồ
Hồn Kiếm ................................................................................................................ 37
Hình 34: So sánh năng suất lọc trung bình và độ lưu giữ của màng khi lọc nước sơng
Tơ Lịch ...................................................................................................................... 38
Hình 35: So sánh độ duy trì năng suất lọc theo thời gian của màng khi lọc nước sông

Tô Lịch ...................................................................................................................... 38


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
AFM

Atomic force microscope

Kính hiển vi lực nguyên tử

COD

Chemical oxygen demand

Nhu cầu oxy hóa học

DF

Degree of fouling

Mức độ tắc màng

MF

Microfiltration

Vi lọc

MPD

Monome m – phenylene –
diamine

NF

Nanofiltration

Lọc nano

NOM

Natural Organic Matter

Các hợp chất hữu cơ tự nhiên

PE

Polyethylen

PEG

Polyethylene glycol

PES

Polyethersulfone

PHMG

Polyhexamylene guanidine

PP

Polypropylen

PTFE

Polytetrafloetylen

PVDF

Polyvinylidene Fluoride

RO

Reverse Osmosis

Thẩm thấu ngược

TFC - PA

Thin film composite –

Composite polyamide lớp

polyamide

mỏng

TM

C

UF
XLE

Trimesoyl chloride
Ultrafiltration

Siêu lọc
Màng RO DOW 8040 - XLE


MỞ ĐẦU
Hiện nay nhu cầu về nguồn nước sạch ngày càng gia tăng do sự tăng trưởng mạnh
của dân số thế giới kèm theo đó là hầu hết nguồn nước đều bị ô nhiễm bởi các chất thải
sinh hoạt và chất thải từ hoạt động phát triển kinh tế. Chính vì vậy, có nhiều cơng nghệ
xử lý nước được áp dụng, trong đó cơng nghệ màng đóng góp trên 50% vào tổng lượng
nước được xử lý. Xử lý và làm sạch nước bao gồm việc loại bỏ các chất ô nhiễm hịa
tan, cũng như các chất rắn lơ lửng có trong nước để thu được nước sạch đạt yêu cầu.
Trong những năm gần đây, công nghệ màng lọc đã được ứng dụng rộng rãi trong
việc khử mặn và xử lý nước thải do việc vận hành đơn giản và tiết kiệm chi phí. Màng
lọc là bộ phận quan trọng nhất trong hệ tách dùng màng. Với các đối tượng tách lọc khác
nhau, những đặc tính đã có của bề mặt màng có thể chưa đáp ứng hoặc đáp ứng chưa tốt
yêu cầu đặt ra. Do nhằm nâng cao tính năng tách lọc của màng đồng thời giảm thiểu sự
ảnh hưởng của những tính chất khơng mong muốn, người ta đã tìm cách biến tính bề
mặt màng. Phương pháp biến tính bề mặt màng có nhiều ưu điểm. Một mặt, có thể thay
đổi đặc tính lớp bề mặt mà khơng ảnh hưởng đến cấu trúc bên trong của màng vì vậy
vẫn giữ được những đặc tính tốt của vật liệu màng ban đầu. Mặt khác, lớp bề mặt sau
khi biến tính có những đặc tính phù hợp hơn với đối tượng tách. Ngoài ra do chỉ cần tác

động lên lớp bề mặt nên có thể tiết kiệm được khá nhiều chi phí so với việc nghiên cứu
chế tạo vật liệu hồn tồn mới.
Polyhexamethylene guanidine (PHMG) là polyme ưa nước, có tính kháng khuẩn
và khả năng tan trong nước tốt. Polyethylene glycol (PEG) là một hợp chất polyete có
nguồn gốc từ dầu mỏ với nhiều ứng dụng. PEG trở nên nổi tiếng vì tính linh hoạt cấu
trúc cao, ưa nước, tính tương thích sinh học, tính đa dạng và khả năng hydrat hóa cao.
Các polyme này là các tác nhân trùng hợp ghép mang nhiều triển vọng trong việc nâng
cao khả năng tách lọc cho màng, đồng thời an toàn khi sử dụng trong các hệ thống xử
lý nước sinh hoạt và sản xuất.
Từ những lí do trên và để nâng cao khả năng tách lọc cho màng xử lý nước, em
đã tiến hành đề tài “ Khảo sát và đánh giá đặc tính màng lọc nano NF270-g-PHMG
và NF270-g-PEG/PHMG”

1


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1 Phương pháp lọc màng trong sản xuất nước sạch và nước ô nhiễm
1.1.1 Màng lọc và các quá trình màng
Màng lọc là vật liệu sử dụng trong quá trình tách các hỗn hợp đồng thể (lỏng –
lỏng, lỏng – khí, khí – khí) hoặc dị thể (lỏng – rắn, khí – rắn). Màng được đặt giữa hai
pha là pha đi vào và pha thấm qua. Tùy thuộc vào mục đích sử dụng, màng có khả năng
tách được các cấu tử có kích thước khác nhau, từ cỡ hạt tới ion. Kỹ thuật lọc màng có
nhiều ưu điểm trong sản xuất nước sạch và xử lý nước ô nhiễm, nước sau khi xử lý bằng
màng có thể tái sử dụng, không phát sinh chất thải thứ cấp [32].
Dựa vào cấu trúc người ta chia màng thành hai loại là màng đối xứng và màng
bất đối xứng:
Màng đối xứng có cấu trúc đồng nhất từ trên xuống dưới với hai mặt hồn tồn
giống nhau. Màng đối xứng có thể xốp hoặc không xốp với độ dày trong khoảng từ 10
– 200 µm.

Màng bất đối xứng có cấu trúc hai lớp: lớp hoạt động ở trên và lớp đỡ xốp ở dưới.
Lớp hoạt động rất mỏng (dày từ 0.1 – 0.5 µ). Lớp đỡ dày hơn nhiều so với lớp hoạt động
(khoảng từ 50 – 150 µm) xốp và nằm phía dưới. Kích thước lỗ lớp đỡ cũng dày hơn
nhiều so với kích thước lỗ lớp hoạt động [1,28].
Màng composite là trường hợp đặc biệt của màng bất đối xứng, có lớp đỡ và lớp
hoạt động làm từ hai loại vật liệu khác nhau, tính năng của mỗi lớp có thể tối ưu một
cách độc lập khi chế tạo. Loại màng này có hiệu quả tách rất cao, có tính năng cơ học
và hóa học rất tốt.[32,28]
Các q trình màng động lực áp suất chủ yếu gồm: Vi lọc, siêu lọc, lọc nano và
thẩm thấu ngược. Việc phân chia các q trình màng dựa theo kích thước lỗ của màng
và cũng chỉ mang tính chất tương đối. Sản phẩm của qua trình lọc màng gồm hai phần:
dịch lọc và dịch lưu giữ. Q trình màng có thể sử dụng để làm sạch dung môi hay làm
đậm đặc một dung dịch hoặc phân tách một hỗn hợp.
Màng vi lọc (Microfiltration )
Màng vi lọc (MF) có thể là màng đối xứng hoặc bất đối xứng, kích thước lỗ màng
trong khoảng 0.05 đến 10 µm. Vật liệu để chế tạo màng là các loại polyme như PTFE,
2


teflon, PVDF, PP, PE, PES,… hoặc vật liêu vô cơ như Al2O3, ZrO2, TiO2. Màng vi lọc
dùng để loại bỏ các thành phần có kích thước tương đối lớn như chất lơ lửng, mảnh tế
bào,… Màng vi lọc thường được dùng để lọc làm sạch nước đơn giản ở các công đoạn
cuối, lọc nước ép trái cây, sữa, rượu vang, bia và dược phẩm. Màng vi lọc có thể làm
việc ở áp suất tương đối thấp từ 1 đến 5 bar.
Màng siêu lọc ( Ultrafiltration )
Siêu lọc (UF) là quá trình dùng để tách các thành phần có kích thước nhỏ hơn so
với vi lọc như dầu, hydroxit kim loại, chất keo, nhũ tương, vi khuẩn, các phân tử lớn
trong nước và dung dịch. Màng siêu lọc có kích thước lỗ bề mặt phổ biến trong khoảng
từ 10 đến 100 nm. Vật liệu chế tạo màng là một số loại polyme như polysulfone,
Poly(vinylidende flouride), Polyacrylonitrile, Cellulose acetate,… Ngoài ra, một số vật

liệu vô cơ (ceramic) cũng được sử dụng để chế tạo màng siêu lọc, đặc biệt là Al2O3 và
ZrO2. Màng siêu lọc còn được dùng làm lớp đỡ cho màng composite dùng trong thẩm
thấu ngược, lọc nano, tách khí. Màng UF được ứng dụng trong lọc dầu, nước ép trái cây,
sữa, sơn, dược phẩm, rượu bia, nước giải khát… Màng siêu lọc cịn có ứng dụng trong
xử lý nước thải của các ngành công nghiệp mạ điện, công nghiệp dệt nhuộm, công
nghiệp giấy, công nghiệp sản xuất nước sạch và siêu sạch.
Màng lọc Nano (Nanofiltration)
Màng lọc nano (NF) có kích thước lỗ nhỏ hơn 2 nm, thường được sử dụng để loại
bỏ các muối tan, các hợp chất hữu cơ khối lượng phân tử thấp, có thể loại bỏ virus và
hầu hết các hợp chất hữu cơ tự nhiên (NOM) trong nước. Màng NF thường được dùng
cho quá trình khử muối nước lợ, làm mềm nước cứng, loại bỏ thuốc trừ sâu, tách loại
axit humic và các chất hữu cơ tự nhiên tan trong nước.
Màng thẩm thấu ngược (Reverse Osmosis)
Màng thẩm thấu ngược (RO) có kích thước lỗ vơ cùng nhỏ, khoảng 0.0001
micron. Màng RO được chia làm ba loại chính: desalination dùng cho tách nước ngọt
từ biển, nước lợ, tách muối trong dung dịch nước nồng độ 0.5 đến 5 wt%; nanofiltration
dùng cho tách loại muối trong nước có nồng độ 200 – 5000 ppm; hyperfiltration thường
dùng để tách các chất tan trong dung mơi hữu cơ. Ngồi việc loại bỏ tất cả các chất hữu
cơ và virus, màng RO cịn có khả năng loại bỏ được hầu hết các ion, các khống chất có
trong nước. Màng RO được ứng dụng phổ biến trong khử muối, khử mặn, khử khoáng
3


để sản xuất nước tinh khiết với tính kinh tế cao hơn nhiều so với phương pháp chưng
cất. Hình 1 chỉ ra giới hạn tách của các quá trình màng dùng động lực áp suất [17,24].

Hình 1: Các quá trình màng động lực áp suất
1.1.2 Cơ chế tách qua màng
Thuyết sàng lọc
Thuyết này cho rằng màng gồm nhiều mao quản có kích thước lỗ xác định. Cấu

tử nào có kích thước bé hơn kích thước mao quản thì sẽ vận chuyển qua màng, cịn cấu
tử có kích thước lớn hơn thì bị giữ lại. Thuyết này chỉ thích hợp để giải thích cho các
q trình siêu lọc và vi lọc [32].
Thuyết hòa tan khuếch tán
Thuyết này cho rằng dưới động lực áp suất cao, dung môi và chất tan đều khuếch
tán qua màng. Các phân tử sau khi thẩm thấu vào màng sẽ khuếch tán nhưng dịng
khuếch tán dung mơi khác nhau về tốc độ, tốc độ này tỉ lệ với hệ số khuếch tán của
chúng trong màng. Hệ số khuếch tán của dung môi càng lớn và của chất tan càng nhỏ
thì quá trình tách càng hiệu quả. Thuyết này cho thấy ảnh hưởng của vật liêu màng đến
hiệu quả tách [32].
Thuyết mơ hình mao quản

4


Thuyết này cho rằng màng bán thấm được cấu tạo từ nhiều mao quản, trên bề
mặt màng bán thấm và trong ống mao quản hình thành một lớp nước liên kết hấp phụ.
Do tác dụng của các lực hóa lý lớp nước hấp phụ này đã mất đi một phần hay tồn bộ
khả năng hịa tan chất tan, vì thế nó khơng cho chất tan đi qua các ống mao quản. Nếu
các ống mao quản có đường kính đủ nhỏ hơn hai lần chiều day lớp nước liên kết hấp
phụ thì màng chỉ cho nước tinh khiết đi qua [32].
Thuyết hịa tan khuếch tán và mơ hình mao quản có thể dùng để giải thích cho
các q trình lọc nano và thẩm thấu ngược.
1.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tách qua màng
Sự phân cực nồng độ
Sự phân cực nồng độ là hiện tượng tăng nồng độ chất tan trên bề mặt màng do
dung môi vận chuyển qua màng và chất tan bị giữ lại. Hiện tượng này làm cho năng suất
lọc của màng giảm xuống trong quá trình tách. Đối với các thiết bị nhỏ trong phịng thí
nghiệm, có thế dùng dao động rung hoặc khuấy đảo để làm giảm sự phân cực nồng độ.
Trong công nghiệp, cho dòng vào trượt qua bề mặt màng với tốc độ đủ lớn hoặc tạo

dịng xốy để hạn chế sự ảnh hưởng của sự phân cực nồng độ.
Áp suất làm việc
Áp suất làm việc có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình tách qua màng dùng động
lực áp suất, đặc biệt với quá trình thẩm thấu ngược. Khi tăng áp suất, lúc đầu năng suất
lọc và độ lưu giữ đều tăng, nhưng khi đạt đến một áp suất nào đó thì độ lưu giữ và năng
suất lọc hầu như khơng thay đổi.
Nồng độ dung dịch tách
Khi tăng nồng độ dung dịch tách, áp suât thẩm thấu của dung dịch tăng lên. Mặt
khắc, sự sonvat hóa hay hydro hóa (trong trường hợp dung môi là nước) cũng phụ thuộc
vào nồng độ chất tan trong dung dịch. Nếu tăng nồng độ dung dịch tách tới một giá trị
nào đó thì trong dung dịch khơng cịn các phân tử nước ở trạng thái tự do mà chỉ đủ để
tạo thành hai hoặc một lớp vỏ hydrat, lúc này độ lưu giữ và năng suất lọc qua màng giảm
xuống rõ rệt.

5


1.2 Hiện tượng tắc màng
Tắc màng (fouling) được dùng để mô tả sự kết bám không mong muốn của các
tiểu phân bị lưu giữ trên bề mặt và bên trong các lỗ xốp của màng trong quá trình lọc
tách, làm cho năng suất lọc của màng giảm xuống theo thời gian, khi đó thường phải
tăng áp suất vận hành để duy trì lưu lượng dịng mong muốn. Các phương pháp làm sạch
màng thường được áp dụng để loại bỏ các tác nhân gây tắc màng (foulants) và để phục
hồi lưu lượng qua màng. Tuy nhiên, trong một số trường hợp, sự tắc màng là bất thuận
nghịch và sau một khoảng thời gian màng có thể bị tắc nghẽn hồn tồn và buộc phải
thay thế [5,15,11,29]. Để giải quyết vấn đề này việc nghiên cứu các giải pháp chống tắc
màng có ý nghĩa quan trọng và đang được quan tâm.
Hiện tượng fouling liên quan đến sự hấp phụ hoặc sự bắt bám (trapping) của các
tiểu phân gây tắc (foulants) có trong thành phần dung dịch tách khi dung dịch vận chuyển
qua màng lọc. Các chất gây tắc màng điển hình là protein, chất béo, vi khuẩn, … Nguyên

nhân của hiện tượng fouling gồm : 1) sự hình thành lớp bề mặt mới hay còn gọi là bánh
lọc trên bề mặt màng phía dung dịch đi vào, đặc biệt với các màng siêu lọc; 2) sự bám
phủ các tiểu phân gây tắc ở bên trong cấu trúc xốp của màng, đặc biệt đối với các màng
vi lọc và 3) sự bít lỗ màng do các tiểu phân bị lưu giữ bởi màng [1].
Bản chất của đối tượng tách và các tính chất bề mặt màng như tính ưa nước, điện
tích bề mặt và độ thơ nhám có ảnh hưởng mạnh đến hiện tượng fouling xảy ra trong quá
trình lọc.
1.2.1 Các yếu tố ảnh hưởng tới sự tắc màng
Ảnh hưởng của tính chất dung dịch tách
Nồng độ dung dịch: việc tăng nồng độ dung dịch tách làm giảm lưu lượng thấm
qua màng nhưng ảnh hưởng không nhiều đến độ lưu giữ của màng, trừ khi kích thước
của tiểu phân lưu giữ thay đổi theo nồng độ. Với quá trình fouling bề mặt, nồng độ tăng
ít ảnh hưởng đến fouling bất thuận nghịch nhưng làm tăng sự hình thành lớp gel thuận
nghịch. Tuy nhiên khi fouling xảy ra bên trong cấu trúc xốp chiếm ưu thế, việc tăng
nồng độ dung dịch sẽ làm tăng tốc độ tắc màng [9].
pH và lực ion: Trong quá trình tách protein, các phân tử protein tích lũy và tương
tác với bề mặt màng. pH và lực ion có thể làm thay đổi cấu dạng, độ ổn định và điện
6


tích của protein, do đó ảnh hưởng đến sựu kết bám của protein lên bề mặt màng trong
quá trình tiền xử lý và vật liệu màng lọc được sử dụng [6].
Ảnh hưởng của vật liệu màng lọc
Kích thước lỗ: Màng có kích thước lỗ càng lớn thì nguy cơ tắc màng càng cao.
Tùy theo yêu cầu và đối tượng tách lọc mà chọn màng có kích thước lỗ phù hợp. Kích
thước lỗ màng nhỏ hơn kích thước tối ưu sẽ làm giảm năng suất lọc, kích thước lỗ màng
lớn hơn kích thước tối ưu sẽ gây ra hiện tượng fouling và cũng dẫn đến giảm năng suất
lọc [9,22].
Sự phân bố kích thước lỗ: Hầu hết các màng siêu lọc và vi lọc có dải phân bố
rộng. Lưu lượng dịng qua các lỗ có kích thước lớn nhất quyết định lưu lượng chung của

quá trình màng. Lưu lượng qua màng rất nhạy cảm với sự fouling xảy ra trong các lỗ
xốp có kích thước lớn.
Các tính chất hóa lý của vật liệu màng
Tính ưa nước: Tính ưa nước/ưa dung mơi của màng ảnh hưởng đến năng suất
lọc của màng. Màng có tính ưa nước tốt thì năng suất lọc của màng đối với các dung
dịch nước sẽ cao, đồng thời làm giảm sự tắc màng do sự hình thành các liên kết hydro
trên bề mặt màng, các liên kết này tạo thành lớp nước liên kết, có thể ngăn cản hoặc làm
giảm sự hấp phụ hay bám dính của chất bị lưu giữ bởi màng trong q trình lọc [3,14,12].
Điện tích bề mặt màng: Là một yếu tố có ảnh hưởng đến tính năng tách lọc của
màng. Nếu bề mặt màng có điện tích cùng dấu với điện tích của chất có khả năng gây
tắc (foulants) thì mức độ tắc màng sẽ giảm, do lực đẩy tĩnh điện làm giảm sự phân cực
nồng độ trên bề mặt màng [20,27].
Độ thô nhám bề mặt: Có ảnh hưởng đến q trình lọc, cấu trúc thô nhám của bề
mặt màng sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho các cấu tử lưu giữ bám trên bề mặt. Bề mặt
màng càng trơn nhẵn thì sự bám phủ gây tắc màng sẽ xảy ra với mức độ thấp hơn. Do
dó, làm giảm độ thơ nhám bề mặt màng cũng là một trong những giải pháp hạn chế hiện
tượng tắc màng trong quá trình lọc [33,34].
Để nâng cao tính năng tách lọc và giảm thiểu sự tắc màng, cần cải thiện được các
tính chất bề mặt màng. Quá trình này có thể thực hiện bằng phương pháp biến tính bề
mặt màng.
7


1.2.2 Các giải pháp nâng cao hiệu suất tách lọc cho màng
Có nhiều giải pháp đã được nghiên cứu để giảm thiểu ảnh hưởng của hiện tượng
fouling và phân cực nồng độ đến hiệu suất tách lọc của màng. Có thể chia làm bốn nhóm
giải pháp bao gồm: kiểm sốt tốc độ dịng trượt qua màng; tạo dịng xốy trên bề mặt
màng; biến tính bề mặt vật liệu màng lọc; sử dụng các tác động bên ngoài như từ trường,
điện trường.
Khi tăng tốc độ dòng trượt trên bề mặt màng, chiều dày lớp biên thủy lực giảm,

do đó làm giảm trở khối lớp biên [9,8], sự phân cực nồng độ có thể giảm xuống khi áp
dụng chế độ rửa ngược tại chỗ, dùng dung dịch thấm qua làm tác nhân rửa [20]. Việc
tạo dịng xốy làm giảm chiều dày lớp biên thủy lực đồng thời làm giảm sự phân cực
nồng độ trên bề mặt màng [8,31].
Tốc độ dòng cao hay dịng xốy trên bề mặt màng làm giảm sự tiếp xúc của chất
gây fouling với bề mặt vật liệu màng. Tuy nhiên nếu tác nhân gây tắc có tương tác với
vật liệu màng và tương tác này được ngăn chặn bởi bản thân vật liệu màng thì hiện tượng
fouling sẽ được hạn chế. Do đó, việc nghiên cứu phát triển vật liệu màng lọc và/hoặc
biến tính bề mặt màng lọc là một giải pháp tỏ ra khá hữu ích để giải quyết vấn đề tắc
màng.
1.3 Trùng hợp ghép biến tính bề mặt màng
1.3.1 Các phương pháp biến tính bề mặt màng lọc
Bề mặt vật liệu màng lọc có vai trị rất quan trọng quyết định chất lượng màng.
Bề mặt màng dễ bị hư hỏng bởi các tác nhân tương tác vật lý, hóa học với mơi trường
làm việc [18]. Để có được vật liệu màng lọc với các đặc tính bề mặt mong muốn và phù
hợp với mục đích sử dụng, người ta đã tìm cách biến tính bề mặt màng lọc. Phương pháp
biến tính bề mặt có rất nhiều ưu điểm: giúp cải thiện được tính chất bề mặt vật liệu,màng
mà khơng gây ảnh hưởng đến các tính chất bên trong của vật liệu, không cần phải chế
tạo vật liệu hồn tồn mới mà vẫn có được bề mặt vật liệu với tính chất mong muốn;
hơn nữa cịn giảm bớt chi phí vì chỉ cần tác động lên bề mặt mà khơng phải thay đổi
tồn bộ vật liệu.
Phương pháp biến tính bề mặt màng lọc có thể thực hiện bằng một số kỹ thuật
khác nhau, nhằm làm thay đổi tính chất ưu nước, điện tích, độ thơ nhám của bề mặt
màng. Hầu hết các loại màng lọc thương mại được làm từ vật liệu polyme. Tính kỵ nước
8


của vật liệu polyme làm tăng khả năng tắc màng (fouling) trong quá trình tách, đặc biệt
với đối tượng tách lọc là các chất hữu cơ và protein. Các công trình nghiên cứu [19] chỉ
ra rằng màng với bề mặt ưa nước có khả năng chống tắc tốt hơn. Do đó, việc nâng cao

tính ưa nước cho bề mặt màng là một trong những biện pháp hữu hiệu để giải quyết vấn
đề tắc màng gây ra bởi các chất hữu cơ, vi sinh vật và các tiểu phân dễ bám bẩn trên bề
mặt màng trong quá trình tách. Sự tồn tại của các liên kết hydro tạo thành lớp biên nước
siêu mỏng ở trên bề mặt ưa nước, có tác dụng ngăn cản sự hấp phụ hoặc bám phủ của
các tiểu phân gây tắc màng lên trên bề mặt, đồng thời làm tăng tính thấm cho màng.
Tính thơ nhám của bề mặt màng cũng có ảnh hưởng mạnh đến mức độ fouling
[19]. Độ thô nhám của bề mặt màng càng lớn thì mức độ tắc màng càng cao, bề mặt gồ
ghề sẽ làm tăng diện tích bám phủ của chất bị lưu giữ trên bề mặt [37]. Do đó bề mặt
màng trơn nhẵn sẽ khó hoặc ít bị tắc hơn so với bề mặt thô nhám, mặc dù trong một
chừng mực nào đó thì độ thơ nhám của bề mặt làm tăng năng suất lọc tại thời điểm ban
đầu nhưng trong quá trình lọc thì tốc độ giảm năng suất lọc sẽ lớn hơn.
Trên cơ sở quan hệ mật thiết giữa đặc tính bề mặt và tính năng tách lọc của màng,
mục tiêu của việc nghiên cứu biến tính bề mặt là nhằm nâng cao tính ưa nước, độ trơn
nhẵn và đưa vào bề mặt màng các nhóm chức mang điện tích nhằm giảm thiểu tương
tác giữa bề mặt và các chất gây tắc màng [4,25,30]
Hiện nay, có nhiều phương pháp biến tính bề mặt vật liệu nói chung và màng lọc
polyme nói riêng đang được nghiên cứu và phát triển, nhưng có thể chia thành các nhóm
chính là : phương pháp vật lý – hóa học; phương pháp cơ học và phương pháp sinh học.
Trong đó, đa dạng và phổ biến nhất là phương pháp vật lý – hóa học, phương pháp này
bao gồm: kỹ thuật pha khí – vật liệu được xử lý trong các mơi trường khí chứa các phần
tử hoạt động (gốc tự do, electron, các phân tử bị kích thích) hay dưới các bức xạ điện từ
(tia UV, tia γ, điện quang); kỹ thuật pha lỏng và khổi – bao gồm các kỹ thuật tạo lớp
phủ vật lý hoặc thực hiện các phản ứng hóa học trên bề mặt vật liệu; và kỹ thuật trùng
hợp ghép bề mặt [22].
1.3.2 Biến tính bề mặt màng lọc bằng phương pháp trùng hợp ghép
Kỹ thuật trùng hợp ghép bề mặt là một trong các phương pháp đang được quan
tâm nghiên cứu và là một kỹ thuật rất hữu ích để tạo được màng lọc có độ fouling thấp,
dùng để tách protein và các chất hữu cơ trong dung dịch. Về nguyến tắc, phương pháp
9

này có khả năng đưa vào bề mặt màng các nhóm chức ưa hoặc kỵ nước. Đối với các bề
mặt polyme kỵ nước, kỹ thuật trùng hợp ghép có thể làm tăng tính ưa nước cho bề mặt
vật liệu bằng cách đưa vào các nhóm chức có tính chất ưa nước (ví dụ nhóm hydroxyl,
cacboxylic, amin…). Trong một số trường hợp đặc biệt, tính kỵ nước của bề mặt lại cần
được tăng cường, điều này có thể thực hiện bằng cách đưa vào bề mặt màng các nhóm
chức có tính chất kỵ nước. Kỹ thuật trùng hợp ghép bề mặt có thể thực hiện trong pha
lỏng hoặc pha hơi. Quá trình trùng hợp ghép có thể tiến hành qua một bước hay còn gọi
là phương pháp đồng hành, nghĩa là sự trùng hợp xảy ra khi có mặt đồng thời cả monome
và chất khơi mào, hoặc có thể tiến hành qua hai bước : trước hết các vị trí kích thích
được tạo ra trên bề mặt vật liệu, sau đó quá trình trùng hợp ghép xảy ra dưới tác động
của nhiệt hoặc bức xạ. Cấu trúc của polyme trùng hợp ghép trên bề mặt có ảnh hưởng
mạnh đến khả năng tách của màng. Bằng cách thay đổi các điều kiện thích hợp, từ màng
nền ban đầu có thể chế tạo được màng có các tính chất bề mặt khác nhau và do đó có
tính chất tách khác nhau. Quan trọng nhất là kỹ thuật này có thể tạo được lớp polyme
ghép ngay trên bề mặt màng mà không làm ảnh hưởng tới các tính chất bên trong (bulk
property) của vật liệu màng nền. Các cơng trình nghiên cứu cho thấy, màng sau khi biến
tính bề mặt bằng kỹ thuật trùng hợp ghép có khả năng chống fouling tốt hơn so với màng
nền ban đầu. Cho đến nay, việc nghiên cứu biến tính bề mặt màng lọc polyme là một
vấn đề thu hút được sự quan tâm của nhiều nhà nghiên cứu trong lĩnh vực chế tạo màng
do những ưu thế đặc biệt của phương pháp này.
Trùng hợp ghép quang hóa bề mặt màng lọc dưới bức xạ tử ngoại
Tia UV được sử dụng rộng rãi trong quá trình trùng hợp ghép bề mặt vật liệu, tùy
từng trường hợp, người ta có thể sử dụng các chất khơi mào quang hoặc chất nhạy sáng
(điển hình là benzophenone và các dẫn xuất) để làm tăng tốc độ cũng như hiệu quả [35]
Phương pháp trùng hợp ghép biến tính bề mặt màng dùng bức xạ tử ngoại nhận
được sự quan tâm của nhiều nhà nghiên cứu do một số ưu điểm như : tốc độ phản ứng
trùng hợp ghép nhanh, chi phí quá trình thấp, thiết bị đơn giản, dễ triển khai trong thực
tế.
Trùng hợp ghép quang hóa dùng tia UV có thể thực hiện theo nhiều cách khác

nhau, tùy thuộc vào vật liệu nền, tác nhân trùng hợp ghép và mục đích sử dụng của vật
liệu sau khi biến tính. Có hai kỹ thuật thường được sử dụng là kỹ thuật ngâm chìm
10


(immersion method), trong đó vật liệu ban đầu được phủ chất nhạy sáng (nếu cần), sau
đó ngâm vào dung dung dịch chứa tác nhân trùng hợp ghép, đồng thời chiếu bức xạ tử
ngoại, hoặc kỹ thuật phủ nhúng (dip method), trong đó màng được ngâm vào dung dịch
chứa tác nhân trùng hợp ghép, sau đó lấy ra khỏi dung dịch và được chiếu bức xạ tử
ngoại [2,10]. Trong trường hợp có sử dụng chất nhạy sáng, dưới tác dụng của tia UV,
chất nhạy sáng bị kích thích, ở trạng thái kích thích, nó có khả năng tách photon trên bề
mặt vật liệu nền, tạo thành các gốc tự do, khơi mào cho quá trình trùng hợp ghép. Nếu
vật liệu nền có chứa các nhóm chức carbonyl hoặc este thì có thể khơng cần dùng chất
khơi mào quang, khi đó dưới tác dụng của tia UV bản thân vật liệu có thể tự tách photon
hoặc nhóm nhạy sáng để tạo ra các gốc tự do, khơi mào cho quá trính trùng hợp ghép.
Tuy nhiên bức xạ quang hóa có thể gây tác đọng tổn hại đến bề mặt màng, do đó cần
phải kiểm sốt các thơng số như thời gian phơi chiếu và năng lượng bức xạ.
Để tạo nên lớp polyme ghép có tính chất phù hợp và nâng cao được hiệu quả tách
lọc của màng sau khi biến tính bề mặt. Các điều kiện tiến hành quá trình trùng hợp ghép
như năng lượng tia bức xạ, thời gian trùng hợp , loại monome/polyme và nồng độ của
dung dịch ghép cũng như phương thức tiến hành quá trình… cần được lựa chọn và kiểm
sốt tốt. Nếu khơng được kiểm sốt tốt, q trình trùng hợp ghép có thể dẫn tới sự hình
thành các homopolyme, tạo nhánh và/hoặc liên kết chéo giữa các chuỗi ghép, thậm chí
có thể gây đứt gãy câc liên kế và làm hư hại bề mặt màng nền.
Việc sử dụng kỹ thuật trùng hợp ghép quang hóa để biến tính bề mặt màng lọc là
một hướng nghiên cứu đang được quan tân phát triển do những lợi thế đặc biệt của
phương pháp này. Ưu thế của kỹ thuật trùng hợp ghép bề mặt là phương pháp này có
thể thực hiện được ở các điều kiện phản ứng êm dịu và nhiệt độ thấp, là một kỹ thuật
tương đối đơn giản, chi phí thấp và có thể áp dụng trong cơng nghiệp.
Một trong những mực đích chủ yếu của phương pháp biến tính trùng hợp ghép

bề mặt màng lọc là nhằm tăng tính ưa dung mơi cần lọc và giảm thiểu mức độ tắc màng
(fouling), nâng cao hiệu quả của q trình tách qua màng. Khía cạnh hấp dẫn của phương
pháp trùng hợp ghép dùng tia UV là có thể dễ dàng tạo và kiểm sốt q trình trùng hợp
ghép. Ngồi ra, liên kết cộng hóa trị của polyme ghép với bề mặt màng đảm bảo sự ổn
định hóa học của mạch ghép đưa vào, khác với các lớp polyme được phủ bằng phương
pháp vật lý.
11


1.4 Màng lọc nano NF270
Màng NF270 (DOW FILMTECTM NF270) có cấu trúc bề mặt giống với màng
polyamide lớp mỏng (TFC – PA), tuy nhiên kích thước lỗ màng lớn hơn. Màng NF270
hoạt động ở nhiệt độ tối đa là 113oF (45oC), áp suất hoạt động tối đa là 600 psig (41
bar). Phạm vi pH hoạt động được khuyến cáo là 3 – 10 khi hoạt động liên tục và 1 – 12
khi xử lý bằng hóa chất trong thời gian ngắn (30 phút). Ở pH trên 10 và đồng thời với
nhiệt độ cao hơn 35oC màng khơng được khuyến khích sử dụng [28,38]. Cũng giống với
màng polyamide, màng NF270 có cấu trúc bất đối xứng, được cấu tạo bởi lớp bề mặt
mỏng phủ trên lớp đỡ xốp.
Màng polyamide lớp mỏng được cấu tạo bởi một lớp bề mặt siêu mỏng polyamide
(khoảng 0,05 – 0,3 µm) ở trên lớp đỡ polysulfone hay polyethersulfone ( khoảng 20 –
50 µm), và lớp sợi không dệt ở dưới cùng là polyeste (100 - 200 µm) (Hình 2)[26,24].
Do có cấu trúc đặc biệt, lớp đỡ xốp và lớp hoạt động của màng có thể chế tạo độc lập từ
các vật liệu khác nhau, đáp ứng được tính chất và vai trị riêng của từng lớp. Polysulfone
được ứng dụng rộng rãi để chế tạo lớp đỡ cho màng Polyamide lớp mỏng. Lớp hoạt
động PA được tổng hợp bằng phương pháp trùng hợp trên bề mặt lớp đỡ, sử dụng
monome m – phenylene – diamine (MPD) và trimesoyl chloride (TMC)[21]. Quy trình
được thể hiện ở Hình 3
Theo như nghiên cứu của Diop và cộng sự, khi so sánh màng NF270 với màng
XLE thì kết quả cho thấy bề mặt màng XLE thô hơn khoảng gần 20 lần so với màng
NF270. Với màng XLE đỉnh thấp nhất và cao nhất của bề mặt màng tương ứng là 82.8

nm và 972 nm lớn hơn nhiều so với màng NF270 (4.05 nm và 58.7 nm) (Hình 4)[24].
Do vậy màng NF270 có bề mặt nhẵn mịn và đó là lý do khiến cho màng NF270 ưa nước
hơn màng TFC – PA thông thường.

12


Hình 2: Cấu trúc màng polyamide TFC - PA

Hình 3: Sơ đồ minh họa quá trình tổng hợp lớp PA hoạt động

Hình 4: (a) Ảnh AFM của màng NF270 (b) Ảnh AFM của màng XLE [24]
13


1.5 Polyethylene glycol và Polyguanidine
1.5.1 Polyethylene glycol (PEG)
Polyethylene glycol ( PEG ) là một hợp chất polyete có nguồn gốc từ dầu mỏ với
nhiều ứng dụng .PEG trở nên nổi tiếng vì tính linh hoạt cấu trúc cao, tính tương thích
sinh học, tính đa dạng và khả năng hydrat hóa cao. PEG 100 đến PEG 700 là chất lỏng
ở nhiệt độ phịng. Độ phân cực cao của PEG (nhóm OH) làm tăng tính ưa nước và do
đó tăng cường khả năng hòa tan trong nước, một đặc điểm nổi bật giữa các polyme có
cấu trúc tương tự. Tính hịa tan cao của PEG cũng được quan sát thấy trong hầu hết các
dung môi hữu cơ cũng như vô cơ và tạo thành một lớp đơn phân ở bề mặt phân cách
khơng khí và nước. Do đó, nó đóng một vai trị quan trọng trong q trình hịa tan và
thẩm thấu. Tính ưa nước chủ yếu được xác định bởi góc tiếp xúc. Moore và các cộng sự
cho thấy sự giảm góc tiếp xúc bằng cách phủ PEG lên thủy tinh và tấm vàng. Góc tiếp
xúc đã giảm 34 ° với tấm kính phủ PEG, trong khi giảm 50º với bề mặt vàng phủ PEG.
Điều này cho thấy PEG có tính ưa nước và làm giảm đáng kể góc tiếp xúc của các vật
liệu kỵ nước [13].

Hình 5: Cấu trúc phân tử của Polyethylene Glycol (PEG)

14


1.5.2 Polyguanidine (PHMG)
Polyhexamylene guanidine là một dẫn xuất guanidine được sử dụng như một chất
khử trùng diệt khuẩn, thường ở dạng muối polyhexamylene guanidine phosphate.
PHMG trong dung dịch có hoạt tính diệt nấm cũng như diệt khuẩn đối với cả vi khuẩn
Gram dương và Gram âm .Chất này cũng có đặc tính tẩy rửa , chống ăn mịn, kết tụ và
ngăn ngừa quá trình tạo cặn sinh học và dễ hoà tan được trong nước. Độ kháng khuẩn
cao của polyguanidine được dự đoán là do tương tác giữa lớp lipid kép của màng tế bào
vi khuẩn và các nhóm guanidine, làm cho lớp lipid kép bị mất tính linh động hoặc bị
hòa tan, ức chế sự phát triển của tế bào và cuối cùng dẫn đến sự chết của vi khuẩn.

Hình 6: Cấu trúc phân tử của Polyguanidine (PHMG)
1.6 Mục tiêu và nội dung nghiên cứu của khóa luận
Mục tiêu của khóa luận là khảo sát và đánh giá đặc tính tách lọc của màng lọc
NF270 được trùng hợp ghép với PHMG và hỗn hợp PEG/PHMG, và so sánh với màng
nền NF270.
Các nội dung nghiên cứu gồm:
-

Đánh giá tính năng lọc tách của màng lọc nano NF270

-

Tiến hành trùng hợp ghép quang hóa PHMG và hỗn hợp PHMG/PEG lên bề
mặt màng NF270

-

Đánh giá ảnh hưởng của các điều kiện trùng hợp ghép đến tính năng lọc tách
của các màng NF270-g-PHMG và NF270-g-PEG/PHMG

15


CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1 Hóa chất, dụng cụ và thiết bị
2.1.1 Hóa chất, vật liệu
Bảng 1 : Hóa chất và vật liệu
STT

Mục đích sử dụng

Hóa chất

Xuất xứ

1

CuSO4.5H2O

Pha dung dịch tách

Trung quốc

2

NaCl

Pha dung dịch tách

Trung Quốc

3

Polyethylene glycol 600

Tác nhân trùng hợp ghép

Wako/Nhật Bản

4

Polyguanidine

Tác nhân trùng hợp ghép

Nga

5

Iso propanol 25%

Ngâm rửa màng

6

Màng lọc nano NF270

Màng nền

Trung Quốc
Mỹ

2.1.2 Dụng cụ và thiết bị
Bảng 2: Dụng cụ và thiết bị
STT

Dụng cụ và thiết bị

Mục đích sử dụng

1

Bình nén khí N2

Tạo động lực áp suất

2

Thiết bị lọc (Osmonic USA)

Đánh giá tính năng tách lọc của màng

3

Máy khuấy từ (Trung Quốc)

Khuấy dung dịch trong q trình tách lọc

4

Cân phân tích

Cân hóa chất

5

Thiết bị chiếu bức xạ tử ngoại

Biến tính bề mặt màng

6

Cell teflon

Trùng hợp ghép quang hóa

7

Tủ sấy

Sấy hóa chất và mẫu màng

8

Máy đo độ dẫn

Đo độ dẫn của dịch lọc và dịch lưu giữ

9

Máy đo UV-Vis

Đo độ hấp thụ quang mẫu nước

10

Thiết bị phá mẫu xác định COD

Xác định COD trong mẫu nước

16


Sơ đồ thiết bị lọc màng phịng thí nghiệm :
1 – Bình nén khí

4 – Lối ra của dịch lọc

2 – Van điều chỉnh áp suất

5 – Tấm đỡ kim loại

3 – Bình chứa dung dịch cần lọc

6 – Máy khuất từ

2
1

3
1
4
1

1

5
6

Hình 7 : Sơ đồ thiết bị lọc phịng thí nghiệm
Nguyên tắc làm việc:
Màng được đặt lên tấm đỡ kim loại (5) rồi đặt vào đáy của bình chứa dung dịch
tách. Nạp dung dịch cần tách vào bình chứa (3), lắp kín hệ thống, điều chỉnh áp suất
tách thích hợp bằng van điều chỉnh (2). Dưới tác động của khí nén, dung dịch trong bình
được nén qua màng và dịch lọc đi ra ngoài qua ống dẫn (4). Dung dịch lưu giữ được giữ
lại trong bình.
2.2 Phương pháp nghiên cứu
Màng nền nano NF270 thương mại (DOW FILMTECTM NF270) được cắt thành
các tấm trịn nhỏ có kích thước thích hợp, rửa sạch màng bằng dung dịch isopropanol
(25%) và ngâm màng trong nước deion cho đến khi sử dụng. Bề mặt màng được trùng
hợp ghép dưới bức xạ tử ngoại với các tác nhân trùng hợp ghép là Polyguanidine
(PHMG) và hỗn hợp Polyethylene glycol/Polyguanidine (PEG600/PHMG).

17