NGHIÊN cứu BIẾN TÍNH bề mặt MÀNG lọc và KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG MÀNG TRONG xử lý nước ô NHIỄM

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --- NGÔ HỒNG ÁNH THU NGHIÊN CỨU BIẾN TÍNH BỀ MẶT MÀNG LỌC VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG MÀNG TRONG XỬ LÝ NƯỚC Ô NHIỄM Chuyên ngành:

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-

NGÔ HỒNG ÁNH THU

NGHIÊN CỨU BIẾN TÍNH BỀ MẶT MÀNG LỌC

VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG MÀNG

TRONG XỬ LÝ NƯỚC Ô NHIỄM

Chuyên ngành: Hóa môi trường

Mã số: 62440120

DỰ THẢO TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SỸ HÓA HỌC

Công trình được hoàn thành tại: Phòng thí nghiệm nghiên cứu và ứng dụng màng lọc, Bộ môn Công nghệ Hóa học, khoa Hóa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội và phòng thí nghiệm của Phó Giáo sư Shinsuke Mori, Khoa Kỹ thuật Hóa học, Viện Công nghệ Tokyo, Nhật Bản

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Trần Thị Dung

PGS.TS Shinsuke Mori

Phản biện:………

………

Phản biện:………

………

Phản biện:………

………

Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng cấp Đại học Quốc gia chấm luận án tiến sĩ họp tại………

vào hồi……giờ……ngày……tháng……năm……

Có thể tìm hiểu luận án tại:

- Thư viện Quốc gia Việt Nam

DANH MỤC CÁC BÀI BÁO CỦA TÁC GIẢ ĐÃ CÔNG BỐ

LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN

1 Ngô Hồng Ánh Thu, Trần Thị Dung, Nguyễn Thị Minh Phương (2015), “Nghiên cứu khả năng tách loại axit humic trong nước bằng

màng composite biến tính bề mặt”, Tạp chí Phân tích Hóa, lý và sinh học 20 (4), tr 277-282

2 Ngo Hong Anh Thu, Vu Thi Minh Thoa, Tran Thi Dung (2015),

“Possibility for removal of residual dyes in textile wastewater using

modified composite membrane”, Journal of Chemistry 53 (4E1), pp

42-46

3 Ngô Hồng Ánh Thu, Đoàn Thị Hòa, Trần Thị Dung (2015), “Các đặc tính của màng compozit BW30 trùng hợp ghép quang hóa với

anhydrit maleic”, Tạp chí Hóa học 53 (4E1), tr 113-116

4 Thu Hong Anh Ngo, Dung Thi Tran, Khai Dinh Do (2016), “Redox graft polymerization of maleic acid onto polyamide membrane surface

for minimizing organic fouling”, VNU Journal of Science: Natural Sciences and Technology 32 (3), pp 273-279

5 Thu Hong Anh Ngo, D.T Tran, Cuong Hung Dinh (2016), “Surface photochemical graft polymerization of acrylic acid onto polyamide

thin film composite membranes”, Journal of Applied Polymer Science,

in press (DOI: 10.1002/APP.44418)

6 Thu Hong Anh Ngo, Dung The Nguyen, Khai Dinh Do, Thu Thi Minh Nguyen, Shinsuke Mori, Dung Thi Tran (2016), “Surface modification of polyamide thin film composite membrane by coating

of titanium dioxide nanoparticles”, Journal of Science: Advanced Materials and Devices, in press (DOI: 10.1016/j.jsamd.2016.10.002)

A - GIỚI THIỆU LUẬN ÁN

1 Tính cấp thiết của luận án

Trong những năm gần đây, việc áp dụng công nghệ màng lọc trong sản xuất nước sạch,

xử lý nước ô nhiễm và tái sử dụng nguồn nước đã và đang được phát triển mạnh mẽ Trong số các loại màng lọc thương mại hiện nay, màng lọc composite polyamide lớp mỏng (TFC-PA) đang được sử dụng nhiều trong sản xuất nước sạch, nước siêu sạch và xử lý nước ô nhiễm Sự phát triển của màng lọc TFC-PA là bước đột phá quan trọng trong công nghệ lọc màng do loại màng này có đặc tính tách lọc vượt trội, bền cơ học, chịu được môi trường pH trong một khoảng rộng

Tuy nhiên, một vấn đề thường gặp trong các quá trình lọc màng nói chung, và lọc màng TFC-PA nói riêng là hiện tượng tắc màng (fouling), do lớp hoạt động polyamide khá kỵ nước

và bề mặt màng tương đối thô nhám, khiến các cấu tử lưu giữ dễ bị tích lũy trên bề mặt màng trong quá trình lọc tách, làm giảm đáng kể năng suất lọc và tăng chi phí cho toàn bộ quá trình lọc màng Một trong những giải pháp hữu ích để nâng cao tính năng tách lọc và giảm mức độ fouling là nghiên cứu biến tính bề mặt màng

Cho đến nay, đã có khá nhiều công trình nghiên cứu biến tính bề mặt màng siêu lọc (UF) nhằm nâng cao khả năng chống tắc cho màng Tuy nhiên, qua theo dõi tài liệu, các kết quả nghiên cứu được công bố về biến tính bề mặt màng lọc thẩm thấu ngược (RO) và nano (NF) hiện còn tương đối ít, đặc biệt đối với màng lọc TFC-PA

Do đó, việc nghiên cứu biến tính bề mặt màng lọc TFC-PA và đánh giá khả năng ứng dụng màng trong xử lý nước ô nhiễm là đề tài có ý nghĩa khoa học và thực tiễn cấp thiết Các kết quả nghiên cứu có thể đóng góp một phần vào việc phát triển vật liệu màng lọc hiệu năng cao, nâng cao khả năng ứng dụng công nghệ lọc màng một cách kinh tế và hiệu quả hơn trong sản xuất nước sạch và siêu sạch, cũng như trong xử lý nước ô nhiễm, nhằm tái sử dụng, tiết kiệm nguồn nước và giảm thiểu ô nhiễm môi trường một cách bền vững

2 Mục tiêu tổng quát của luận án

Mục tiêu tổng quát của luận án là nghiên cứu biến tính bề mặt màng lọc composite

TFC-PA, nhằm nâng cao tính năng tách lọc, giảm thiểu mức độ tắc màng, và đánh giá khả năng làm sạch nước của màng, với đối tượng tách lọc là một số thành phần có khả năng gây ô nhiễm

3 Đối tượng và các nội dung nghiên cứu của luận án

a, Nghiên cứu biến tính bề mặt màng lọc TFC-PA bằng các phương pháp trùng hợp ghép quang hóa, trùng hợp ghép khơi mào oxy hóa khử và phủ lớp hạt nano TiO2

b, Đánh giá đặc tính bề mặt màng: tính chất hóa học, tính chất ưa nước, cấu trúc hình thái

c, Đánh giá đặc tính tách lọc của màng: độ thấm nước, độ lưu giữ, năng suất lọc, độ duy trì năng suất lọc theo thời gian và hệ số fouling bất thuận nghịch

d, Đánh giá khả năng của màng trong xử lý nước ô nhiễm, với đối tượng tách lọc là một số dung dịch hữu cơ, dung dịch muối vô cơ và ion kim loại nặng

4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án

Việc nghiên cứu các giải pháp nhằm nâng cao đặc tính tách lọc và giảm hiện tượng fouling có ý nghĩa rất quan trọng, nhằm làm tăng hiệu quả cho quá trình lọc màng Phương pháp biến tính bề mặt màng lọc có các ưu thế đặc biệt, một mặt có thể thay đổi các đặc tính bề mặt màng mà không ảnh hưởng đến cấu trúc bên trong, nên vẫn duy trì được những tính chất vốn có của vật liệu, mặt khác, lớp bề mặt sau khi biến tính đáp ứng được các yêu cầu đặt ra như tăng cường tính ưa nước, làm cho bề mặt màng trở nên chặt sít hơn và trơn nhẵn hơn; thêm nữa, vì chỉ cần tác động lên lớp bề mặt nên sẽ tiết kiệm được khá nhiều chi phí so với việc nghiên cứu chế tạo vật liệu màng lọc hoàn toàn mới Cho đến nay, việc nghiên cứu biến tính bề mặt màng lọc nhằm tăng cường khả năng chống tắc mà không làm suy giảm, hoặc nâng cao đặc tính tách lọc của màng vẫn là một thách thức trong lĩnh vực chế tạo màng nói chung

5 Các đóng góp mới của luận án

Luận án là công trình khoa học đầu tiên ở Việt Nam đã nghiên cứu biến tính thành công bề mặt màng lọc composite TFC-PA thương mại bằng phương pháp trùng hợp ghép

bề mặt và phủ lớp hạt nano TiO2 Kết quả nghiên cứu cho thấy quá trình biến tính bề mặt màng lọc có thể nâng cao được đồng thời các thông số như độ lưu giữ, năng suất lọc và khả năng chống tắc cho màng, kết quả thu được của Luận án có thể đóng góp vào việc nghiên cứu phát triển vật liệu màng lọc TFC-PA hiệu năng cao dùng cho thẩm thấu ngược

và lọc nano, ứng dụng trong sản xuất nước sạch và xử lý nước ô nhiễm

6 Bố cục của luận án

Luận án gồm 163 trang, chia làm 3 chương Chương I tổng quan tài liệu, chương II thực nghiệm, chương III kết quả nghiên cứu và bàn luận, cuối cùng là kết luận Luận án

có 141 tài liệu tham khảo

Những kết quả liên quan đến nội dung luận án được công bố trong 01 bài báo trên

tạp chí quốc tế Journal of Applied Polymer Science, 01 bài báo trên tạp chí quốc tế Journal

of Science: Advanced Materials and Devices, 02 bài báo trên Tạp chí Hóa học, 01 bài trên Tạp chí Khoa học của ĐHQGHN, 01 bài trên tạp chí Phân tích Hóa, lý và Sinh học và 2

báo cáo ở Hội nghị quốc tế Pháp-Việt về Vật liệu tiên tiến vì Môi trường (tháng 6 năm

2015, tại Hà Nội) và Hội nghị Quốc tế về Công nghệ môi trường, công nghệ sạch và xanh

(tháng 11 năm 2016, tại Singapore)

B - NỘI DUNG CỦA LUẬN ÁN CHƯƠNG I TỔNG QUAN

1.1 Giới thiệu về màng lọc và các quá trình tách bằng màng

Màng TFC-PA gồm có 3 lớp, lớp bề mặt (top - layer) là polyamide, dưới lớp bề mặt là lớp đỡ xốp polysulfone có độ bền cơ lý cao, dưới cùng là lớp nền polyester Khả năng tách lọc của màng do lớp bề mặt polyamide quyết định, kích thước lỗ lớp bề mặt vô cùng nhỏ (thường nhỏ hơn 2 nm) và rất mỏng Do lớp hoạt động mỏng và chặt sít, nên loại màng này có khả năng tách lọc vượt trội (năng suất lọc và độ lưu giữ cao) Màng TFC-PA có độ bền nhiệt, bền hóa học và bền cơ học tốt, nên được ứng dụng trong nhiều quá trình tách, đặc biệt trong quá trình sản xuất nước sạch và xử lý nước ô nhiễm

Tuy nhiên, màng TFC-PA có nhược điểm là lớp bề mặt polyamide khá kỵ nước và bề mặt màng khá thô nhám nên màng dễ bị tắc do sự bám phủ của các chất được lưu giữ bởi màng trong quá trình lọc Do đó, để giảm fouling cho màng nói chung, và đặc biệt cho màng TFC-

PA nói riêng, cần ngăn chặn sự hấp phụ hay sự bám phủ không mong muốn của cácchất gây tắc lên bề mặt màng

1.2 Hiện tượng fouling trong quá trình tách lọc qua màng

Fouling là một hiện tượng vô cùng phức tạp, được dùng để mô tả sự kết phủ không mong muốn của các tiểu phân chất tan bị lưu giữ lại trên bề mặt và bên trong các lỗ xốp của màng trong quá trình tách lọc Do kích thước lỗ màng RO và NF rất nhỏ, nên hiện tượng fouling trong trường hợp này chủ yếu là do các tiểu phân được lưu giữ bị hấp phụ trên bề mặt màng Các tính chất bề mặt màng như tính ưa/ kỵ nước, điện tích và độ thô nhám bề mặt màng đều có ảnh hưởng đến khả năng fouling của màng

1.3 Biến tính bề mặt màng lọc

1.3.1 Biến tính bề mặt màng bằng phương pháp trùng hợp ghép

Phương pháp trùng hợp ghép biến tính bề mặt là một kỹ thuật rất hữu ích để chế tạo màng lọc có mức độ fouling thấp Bằng phương pháp này,các nhóm chức mang điện hoặc không mang điện, ưa nước hoặc kỵ nước có thể được gắn lên bề mặt màng bằng liên kết hóa học Một số kỹ thuật trùng hợp ghép khác nhau đã và đang được nghiên cứu là: trùng hợp ghép quang hóa, trùng hợp ghép khơi mào oxy hóa khử, trùng hợp ghép khơi mào plasma Trong

đó, trùng hợp ghép bề mặt màng dưới bức xạ UV, haycòn gọi là kỹ thuật trùng hợp ghép quang hóa, là một phương pháptỏ ra khá hiệu quả trong việc biến tính bề mặt màng lọc polyme nói chung Ưu điểm của kỹ thuật trùng hợp ghép quang hóa bề mặt là phương pháp này có thể thực hiện được ở điều kiện phản ứng êm dịu và nhiệt độ thấp, không ảnh hưởng đến cấu trúc bên trong của vật liệu polyme, và là một kỹ thuật tương đối đơn giản, chi phí thấp, có thể kết nối dễ dàng vào công đoạn cuối của quá trình chế tạo màng Ngoài ra, mức độ ghép và tính chất của

bề mặt màng có thể dễ dàng được kiểm soát bằng cách thay đổi các điều kiện tiến hành trùng hợp Bên cạnh kỹ thuật trùng hợp ghép quang hóa, việc biến tính bề mặt màng bằng phương pháp trùng hợp ghép khơi mào oxy hóa khử cũng có khả năng nâng cao đặc tính tách lọc của màng, quá trìnhtrùng hợp ghép này có thể được thực hiện trong dung dịch nước, ở nhiệt độ phòng và không yêu cầu bất kỳ thiết bị bổ sung nào

1.3.2 Biến tính bề mặt màng lọc bằng phương pháp phủ lớp hạt nano

Bên cạnh phương pháp trùng hợp ghép, việc phủ lớp hạt nano lên bề mặt màng cũng là một giải pháp nhằm nâng cao đặc tính tách lọc và khả năng chống fouling cho màng Ưu điểm của phương pháp là phương thứctiến hành khá đơn giản, bề mặt màng sau khi được phủ lớp hạt nano cóđặc tính tách lọc tốt hơn, mức độ fouling thấp hơn, hiệu suất tách ổn định, và có

khả năng thích ứng với nhiều loại môi trường nước thải khắc nghiệt Trong thực tế, titanium dioxit (TiO2) đã được sử dụng rộng rãi trong những năm gần đây để cải thiện khả năng thấm nước và chống fouling cho màng do khả năng siêu ưa nước của vật liệu TiO2 khi hấp thụ tia

UV

CHƯƠNG II THỰC NGHIỆM

2.1 Thiết bị, hóa chất, vật liệu

Màng lọc composite TFC-PA BW30 thương mại của hãng Dow, FilmTec được sử dụng làm màng nền Các thiết bị chính luận án sử dụng gồm:

Thiết bị đo AAS (AA6800, Shimazu)

Thiết bị đo TOC (VCPH, Shimazu)

Tủ sấy chân không (Trung Quốc)

Hiển vi điện tử quét (FE-SEM, Hitachi S-4800) Hiển vi lực nguyên tử (AFM, Multimode SPM) Phổ hồng ngoại phản xạ (FTIR-ATR, Perkin Elmer)

Thiết bị đo góc thấm ướt (DMS012, Nhật Bản) Máy rung siêu âm (Elmasonic, S10H, Đức) Cân phân tích 6 số (Precisa, Thụy Sỹ)

2.2 Phương pháp nghiên cứu

Màng TFC-PA được biến tính bề mặt bằng phương pháp trùng hợp ghép quang hóa, trùng hợp ghép khơi mào oxy hóa khử và phủ lớp hạt nano TiO2 trên bề mặt màng; khảo sát ảnh hưởng của các điều kiện biến tính đến đặc tính bề mặt và đặc tính tách lọc của màng; đánh giá khả năng lọc của màng với đối tượng tách lọc là một số dung dịch hữu cơ, dung dịch muối vô cơ và ion kim loại nặng

Các điều kiện tiến hành trùng hợp ghép được khảo sát như điều kiện kích thích hoặc khơi mào, thời gian trùng hợp và nồng độ monome Tác nhân trùng hợp ghép quang hóa luận

án sử dụng là axit acrylic, axit maleic, anhydrit maleic, là các monome ưa nước, có tính âm điện, dễ tham gia phản ứng trùng hợp ghép, và poly(etylen glycol), là polyme có tính chất ưa nước, trung hòa điện và có kích thước phân tử lớn Trong thí nghiệm trùng hợp ghép khơi mào oxy hóa khử, hệ oxy hóa khử sử dụng là hỗn hợp của kalipersulfat K2S2O8 và natrimetabisulfit

Na2S2O5

Lớp hạt nano TiO2 được phủ lên bề mặt màng bằng phương pháp tự ráp: màng được đặt trước vào cell teflon, cho dung dịch huyền phù TiO2 nano có nồng độ xác định (đã được rung siêu âm cho phân tán đều) vào cell, sau khoảng thời gian xác định, lấy màng ra, rửa cẩn thận bằng nước deion và kích thích bề mặt màng dưới bức xạ tử ngoại trong khoảng thời gian xác định Các điều kiện tiến hành như của nồng độ TiO2 và thời gian kích thích bức xạ được khảo sát

Đặc tính bề mặt màng được đánh giá qua các phép đo phổ hồng ngoại phản xạ, hiển vi điện tử quét, hiển vi lực nguyên tử và góc thấm ướt Tính năng lọc tách của màng được đánh giá qua các thông số độ lưu giữ (R, %), năng suất lọc (J, L/m2h), mức độ duy trì năng suất lọc theo thời gian (FM, %) và hệ số fouling bất thuận nghịch (FRw, %)

Độ lưu giữ của màng được xác định bởi công thức:

0 0 100%

V J



 , [L/m2.h]

Trong đó: V - Thể tích dịch lọc [L], t - Thời gian lọc [h]

S - Diện tích bề mặt làm việc của màng [m2]

Độ duy trì năng suất lọc theo thời gian là một chỉ tiêu khá quan trọng trong các quá trình lọc màng, cho phép đánh giá mức độ fouling sau một thời gian lọc xác định Độ duy trì năng suất lọc càng lớn, màng lọc được nhiều dung dịch hơn, chu kỳ rửa màng dài hơn, tiết kiệm thời gian và chi phí cho quá trình lọc Màng có giá trị FM càng cao, và hệ số FRw càng thấp thì khả năng chống tắc của màng càng tốt FM = [(Jt/Jto).100] (%), FRw = {[(Jw1 – Jw2)/Jw1].100} (%) trong đó, Jto và Jt là năng suất lọc của màng tương ứng trong 10 phút lọc đầu tiên và sau thời gian lọc t; Jw1 và Jw2 là độ thấm nước tính khiết của màng trước và sau khi lọc dung dịch

CHƯƠNG III KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN

3.1 Nghiên cứu trùng hợp ghép biến tính bề mặt màng lọc TFC-PA

3.1.3 Khảo sát đặc tính bề mặt màng TFC-PA trước và sau khi trùng hợp ghép

3.1.3.1 Ảnh chụp SEM mặt cắt và bề mặt màng

Hình 3.6 Ảnh SEM mặt cắt màng nền (a-1,a-2) và các màng trùng hợp ghép quang hóa với

AA (b-1,b-2), trùng hợp ghép khơi mào oxy hóa khử với AA (b’-1,b’2) và trùng hợp ghép

quang hóa với PEG (c-1,c-2)

Các ảnh chụp SEM cho thấy sự hình thành lớp polyme ghép trên bề mặt màng sau khi trùng hợp Đồng thời, bề mặt màng sau khi trùng hợp ghép trở nên chặt sít hơn so với màng nền Sự hình thành lớp polyme ghép sẽ làm thay đổi hình thái cấu trúc và tính chất hóa học bề mặt cũng như tính năng lọc tách của màng

Hình 3.7 Ảnh SEM bề mặt màng nền (a-3) và các màng trùng hợp ghép quang hóa với AA

(b-3), trùng hợp ghép khơi mào oxy hóa khử với AA (b’-3)

và trùng hợp ghép quang hóa với PEG (c-3) 3.1.3.2 Ảnh chụp AFM bề mặt màng

Hình 3.9 Ảnh AFM bề mặt màng nền (a) và các màng trùng hợp ghép quang hóa với AA (b), trùng hợp ghép khơi mào oxy hóa khử với AA (b’) và trùng hợp ghép quang hóa với PEG (c)

Bảng 3.5 Độ thô nhám bề mặt màng nền và các màng trùng hợp ghép với AA và PEG

Màng nền TFC-PA 121,0  0,8

10AA - UV 7min 33,3  0,6 10AA - Redox 5min 45,0  0,5

50AA - UV 10min 51,5  0,4 50AA – Redox 10min 46,5  0,4

30PEG – UV 10min 27,7  0,2 50PEG – UV 10min 28,5  0,3

Các giá trị độ thô nhám bình phương trung bình (Rms) của bề mặt màng, được đưa ra

trong bảng 3.5, cho thấy bề mặt màng sau khi trùng hợp ghép đã trở nên trơn nhẵn hơn, với các

giá trị Rms giảm mạnh so với màng nền Khi so sánh giữa các màng trùng hợp ghép, nhận thấy

bề mặt màng trùng hợp ghép với PEG trơn nhẵn hơn so với màng trùng hợp ghép với AA trong cùng điều kiện Mặt khác, bề mặt màng trùng hợp ghép khơi mào oxy hóa-khử với AA có độ thô nhám thấp hơn so với màng trùng hợp ghép quang hóa ở cùng điều kiện về thời gian trùng hợp và nồng độ AA

3.1.3.3 Phổ hồng ngoại phản xạ bề mặt màng

Phổ hồng ngoại FTIR-ATR của màng nền cho thấy lớp hoạt động polyamide của bề mặt màng được đặc trưng bởi các dải hấp thụ của nhóm NH (3100 - 3500 cm-1), C=O (1640 - 1690

cm-1), C=C (1400 - 1600 cm-1) và C-N (1080 - 1360 cm-1)

Hình 3.12 Phổ hồng ngoại phản xạ FTIR-ATR bề mặt

màng nền và các màng trùng hợp ghép với AA (a) 10

AA-UV 1min, (b) 10 AA-AA-UV 5min, (c) 50 AA-AA-UV 5min và (d)

10AA-Redox 5min

Hình 3.14 Phổ hồng ngoại phản xạ FTIR-ATR bề mặt màng nền và các màng trùng hợp ghép quang hóa (e1) 30PEG-10 min, (e2) 50PEG-10 min

Với màng trùng hợp ghép AA, phổ hồng ngoại (hình 3.12) cho thấy có sự xuất hiện pic

hấp thụ mới tại vị trí 1730 cm-1, tương ứng với nhóm C=O của poly(axit acrylic) (PAA) được trùng hợp ghép lên bề mặt màng Mặt khác, cường độ pic hấp thụ của nhóm C=O tăng lên khi thời gian trùng hợp ghép kéo dài và/ hoặc khi tăng nồng độ monome axit acrylic Điều này có thể là do sự khác nhau về mức độ trùng hợp ghép trên bề mặt màng được biến tính trong các điều kiện khác nhau

Với màng trùng hợp ghép PEG, phổ hồng ngoại (hình 3.14) cho thấy có sự tăng cường

độ pic hấp thụ ở các vị trí 3400 cm-1 và 2850 cm-1, được cho là do sự hiện diện của các nhóm

OH và CH2 của chuỗi ghép PEG trên bề mặt màng sau khi trùng hợp ghép Mặt khác, sự xuất hiện đỉnh pic mới tại vị trí 945 cm-1 có thể là do liên kết N-O hình thành khi xảy ra phản ứng trùng hợp ghép giữa gốc HO(CH2CH2O)m-1CH2CH2O với gốc N trên bề mặt màng nền

Sự thay đổi tính chất hóa học bề mặt màng, với sự xuất hiện các nhóm chức chứa oxy như C=O, OH sau khi trùng hơp ghép với AA và PEG sẽ làm cho bề mặt màng trở nên ưa nước hơn Tính chất ưa nước của màng được xác định qua phép đo góc thấm ướt

3.1.3.4 Góc thấm ướt bề mặt màng

Hình 3.16 là kết quả đo góc thấm ướt của màng nền và các màng trùng hợp ghép trong

các điều kiện khác nhau Kết quả cho thấy góc thấm ướt bề mặt màng giảm mạnh, từ 51,01o

của màng nền xuống khoảng 24.00o và 24.82o cho màng trùng hợp ghép với AA và xuống khoảng 14.00o cho màng trùng hợp ghép với PEG, chứng tỏ lớp ghép PEG ưa nước hơn lớp ghép PAA

Hình 3.16 Góc thấm ướt bề mặt màng nền và màng trùng hợp ghép

3.1.3.5 Mức độ trùng hợp ghép trên bề mặt màng

Kết quả xác định mức độ trùng hợp ghép được thể hiện trong các hình 3.19, 3.20 và 3.21

chỉ ra rằng mức độ trùng hợp ghép có xu hướng tăng lên theo thời gian trùng hợp và nồng độ tác nhân ghép Khi so sánh các quá trình trùng hợp ghép quang hóa và trùng hợp ghép khơi mào oxy hóa khử trong cùng điều kiện về nồng độ AA và thời gian trùng hợp, nhận thấy mức

độ trùng hợp ghép khơi mào oxy hóa khử cao hơn rõ rệt Khi so sánh các quá trình trùng hợp ghép quang hóa với AA và PEG trong cùng điều kiện về nồng độ tác nhân và thời gian trùng hợp, nhận thấy mức độ trùng hợp ghép PEG thấp hơn nhiều so với AA

Những thay đổi về cấu trúc hình thái và tính chất hóa học bề mặt sẽ dẫn đến sự thay đổi đặc tính tách lọc, cũng như khả năng chống tắc nghẽn của màng, do bề mặt màng trở nên trơn nhẵn hơn và ưa nước hơn, làm giảm khả năng hấp phụ của các tiểu phân bị lưu giữ trên bề mặt màng trong quá trình lọc tách

51.01

14

0 10 20 30 40 50 60

7min

10AA-Redox 5min

30PEG-UV 10min

o )