PL235491B1 - Sposób wytwarzania modyfikowanych membran z polieterosulfonu - Google Patents
Sposób wytwarzania modyfikowanych membran z polieterosulfonu Download PDFInfo
- Publication number
- PL235491B1 PL235491B1 PL426201A PL42620118A PL235491B1 PL 235491 B1 PL235491 B1 PL 235491B1 PL 426201 A PL426201 A PL 426201A PL 42620118 A PL42620118 A PL 42620118A PL 235491 B1 PL235491 B1 PL 235491B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- membrane
- polyethersulfone
- tnts
- nanotubes
- pes
- Prior art date
Links
- 239000012528 membrane Substances 0.000 title claims abstract description 72
- 239000004695 Polyether sulfone Substances 0.000 title claims abstract description 30
- 229920006393 polyether sulfone Polymers 0.000 title claims abstract description 30
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 29
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 46
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims abstract description 40
- 239000002071 nanotube Substances 0.000 claims abstract description 25
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 16
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000000614 phase inversion technique Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000000527 sonication Methods 0.000 claims abstract description 3
- SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N silver(1+) nitrate Chemical compound [Ag+].[O-]N(=O)=O SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 8
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 4
- 238000002256 photodeposition Methods 0.000 claims description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 2
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 16
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 description 12
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 11
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 10
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 description 8
- FOIXSVOLVBLSDH-UHFFFAOYSA-N Silver ion Chemical compound [Ag+] FOIXSVOLVBLSDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 7
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 7
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 7
- 108091003079 Bovine Serum Albumin Proteins 0.000 description 6
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 6
- 229940098773 bovine serum albumin Drugs 0.000 description 6
- 229920012266 Poly(ether sulfone) PES Polymers 0.000 description 5
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000003889 chemical engineering Methods 0.000 description 5
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 5
- 230000004083 survival effect Effects 0.000 description 5
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 4
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 229920005597 polymer membrane Polymers 0.000 description 3
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000588724 Escherichia coli Species 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 238000010612 desalination reaction Methods 0.000 description 2
- 239000012527 feed solution Substances 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 2
- 229920002492 poly(sulfone) Polymers 0.000 description 2
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 description 2
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 description 2
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229920001817 Agar Polymers 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N Selenium Chemical compound [Se] BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 1
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 239000008272 agar Substances 0.000 description 1
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 1
- HPTYUNKZVDYXLP-UHFFFAOYSA-N aluminum;trihydroxy(trihydroxysilyloxy)silane;hydrate Chemical compound O.[Al].[Al].O[Si](O)(O)O[Si](O)(O)O HPTYUNKZVDYXLP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 1
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 230000005518 electrochemistry Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052621 halloysite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 description 1
- 238000011534 incubation Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 1
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);titanium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Ti+4] SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 1
- 230000000258 photobiological effect Effects 0.000 description 1
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 229920006254 polymer film Polymers 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000013557 residual solvent Substances 0.000 description 1
- 239000012465 retentate Substances 0.000 description 1
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011669 selenium Substances 0.000 description 1
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229940100890 silver compound Drugs 0.000 description 1
- 150000003379 silver compounds Chemical group 0.000 description 1
- 229910021649 silver-doped titanium dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 229910021642 ultra pure water Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 description 1
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
Abstract
Przedmiotem zgłoszenia jest sposób wytwarzania modyfikowanych membran z polieterosulfonu, polegający na wykorzystaniu metody inwersji faz (w wariancie mokrym), charakteryzuje się tym, że roztwór błonotwórczy zawierający 15% masowych polieterosulfonu i 85% masowych N,N-dimetyloformamidu oraz nanorurki tytanianowe pokryte srebrem (Ag/TNTs) otrzymuje się poprzez połączenie roztworu polieterosulfonu w N,N-dimetyloformamidzie z zawiesiną nanorurek pokrytych srebrem Ag/TNTs w N,N-dimetyloformamidzie. Powstały roztwór poddaje się mieszaniu z wykorzystaniem ultradźwięków, polegającym na sonikacji w łaźni ultradźwiękowej w temperaturze 20 - 25°C oraz mieszaniu z grzaniem na mieszadle magnetycznym w temperaturze 55 - 60°C naprzemiennie co 15 minut przez 2 godziny. Otrzymany roztwór błonotwórczy wylewa się na płytę i zanurza w nierozpuszczalniku uzyskując membranę. W sposobie stosuje się nanomateriał Ag/TNTs w ilości 1% masowy w stosunku do polieterosulfonu i o zawartości srebra w zakresie 2,83 - 23,21% masowy.
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania modyfikowanych membran z polieterosulfonu. Otrzymane hybrydowe membrany mają poprawione właściwości transportowe i antybakteryjne oraz zwiększoną odporność na blokowanie (fouling). Membrany mogą znaleźć zastosowanie w oczyszczaniu wody i ścieków.
Do otrzymywania membran polimerowych przeznaczonych do oczyszczania wody i ścieków wykorzystuje się różnego rodzaju polimery, takie jak polisulfon (PSU), poli(fluorek winylidenu) (PVDF), polieterosulfon (PES) i inne. Membrany wykonane z polieterosulfonu charakteryzują się dobrą odpornością w szerokim zakresie pH i temperatury (zwykle do 95°C) i wytrzymałością mechaniczną. Jedn ocześnie wykazują stosunkowo niską hydrofilowość, co skutkuje niską przepuszczalnością wody, a także przyczynia się do zwiększonej podatności na blokowanie przez substancje organiczne (fouling) oraz rozwój biofilmu na ich powierzchni (biofouling). W celu ograniczenia tych niekorzystnych zjawisk stosuje się różnego rodzaju modyfikacje, w tym z zastosowaniem nanomateriałów.
W pracach (Thanigaivelan A. i in., Applied Polymer Science, 2016, 42848) oraz (Hosseini S.M. i in., Korean Journal of Chemical Engineering, 2017, 347, 1774-1780) opisano wpływ dodatku nanocząstek tlenku magnezu (MgONPs) na poprawę właściwości transportowych oraz odporności na fouling. W publikacji (Akal N. i in., Journal of Membrane Science, 2013, 437, 216-226) omówiono badania wpływu dodatku nanocząstek miedzi i selenu na poprawę właściwości antybakteryjnych oraz odporności na blokowanie otrzymanych membran. Jako substancje modyfikujące stosowano również nanorurki węglowe (Choi J.-H. i in., Journal of Membrane Science, 2006, 284, 406-415), nanorurki haloizytowe (Chen Y. iin., ChemicalEngineering Journal, 365, 2015, 70-78), nanocząstki tlenku grafenu (GO)(Zhu. Y. i in., Journal of Membrane Science, 2018, 550, 173-19) oraz nanocząstki krzemionki (SiO2) (Shen J. i in., Chemical Engineering Journal, 2011, 168, 1272-1278). Znane jest również podejście, w którym wykorzystywane są nanocząstki hybrydowe, np. GO-ZnO (Mahlangu O.T. iin. Water Science and Technology, 2017, 76, 501-514). Nanocząstkami stosowanymi do modyfikacji membran polimerowych są również nanorurki TiO2 i nanorurki tytanianowe (TNTs) opisane w (Yee M.S., iin., Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 2017, 520, 701-711; Subramaniam M.N. i in., Chemical Engineering Journal, 2017, 316, 101-110; Padaki M. i in, Desalination, 2015, 362, 141-150; Alsohaimi I.H. i in., Chemical Engineering Journal, 2017, 316, 573-583). Membrany z polieterosulfonu modyfikowane nanorurkami tytanianowymi były również przedmiotem zgłoszeń P.424456 i P.424458. W literaturze przedmiotu dostępne są ponadto informacje na temat otrzymywania membran polimerowych modyfikowanych związkami srebra, w tym nanocząstkami srebra (Ag-NPs). W pracy (Basri H. i in, Desalination, 2010, 273, 72-80) opisano pozytywny wpływ dodatku AgNO3 na właściwości antybakteryjne oraz poprawę hydrofilowości membran wykonanych z polieterosulfonu z dodatkiem poliwinylopirolidonu (PVP). Wpływ dodatku nanocząstek srebra na poprawę hydrofilowości, odporności na fouling oraz właściwości antybakteryjnych przeciwko Escherichia coli membran otrzymanych metodą fotopolimeryzacji PES z zastosowaniem akryl amidu jako monomeru, połączonej z osadzaniem Ag-NPs na ich powierzchni, opisano w publikacji (Sawada I. i in., Journal of Membrane Science, 2012,387, 1-6). W pracy (Amouamouha M. i in., Membranes, 2017, 7, 64) omówiono wpływ grubości warstwy Ag-NPs nanoszonej metodą fizycznego osadzania z fazy gazowej na poprawę właściwości transportowych, hydrofilowości oraz właściwości antybakteryjnych membran wykonanych z PES oraz PVDF. Wpływ dodatku Ag-NPs opisano również w (Li, J. H, Applied Surface Science, 2013, 265, 663-670). W literaturze przedmiotu znajdują się ponadto informacje dotyczące wykorzystania nanokompozytów Ag-TiO2 jako produktu o zwiększonych właściwościach antybakteryjnych (Patrón-Soberano A. i in., Photochemical & Photobiological Sciences, 2017, 16, 854-860; Grandcolas M. i in., Materials Letters, 2011 65, 236-239 oraz Guin D i in., The Journal of Physical Chemistry C, 2007, 111, 13393-13397). W publikacji (He B.L., Electrochemistry Communications, 2007, 9, 452-430) przedstawiono wykorzystanie dodatku Ag/TiO2 do wytwarzania baterii litowo-jonowych.
Sposób wytwarzania modyfikowanych membran z polieterosulfonu, według wynalazku, polegający na wykorzystaniu metody inwersji faz (w wariancie mokrym), charakteryzuje się tym, że roztwór błonotwórczy zawierający 15% masowych polieterosulfonu i 85% masowych N,N-dimetyloformamidu oraz nanorurki tytanianowe pokryte nanocząstkami srebra (Ag/TNTs) otrzymuje się poprzez połączenie roztworu polieterosulfonu w N,N-dimetyloformamidzie z zawiesiną nanorurek pokrytych srebrem Ag/TNTs w N,N-dimetyloformamidzie. Powstały roztwór poddaje się mieszaniu z wykorzystaniem ultradźwięków, polegającym na sonikacji w łaźni ultradźwiękowej w temperaturze 20-25°C oraz mieszaniu
PL 235 491 B1 z grzaniem na mieszadle magnetycznym w temperaturze 55-60°C naprzemiennie co 15 minut przez 2 godziny. Otrzymany roztwór błonotwórczy wylewa się na płytę i zanurza w nierozpuszczalniku uzyskując membranę. W sposobie stosuje się nanomateriał Ag/TNTs w ilości 1% masowy w stosunku do polieterosulfonu i o zawartości srebra w zakresie 2,83-23,21% masowy. Stosuje się nanorurki tytanianowe otrzymane metodą hydrotermalną. Na nanorurkach osadza się nanosrebro w procesie fotodepozycji z zastosowaniem promieniowania UVC, a jako prekursor srebra stosuje się AgNO3. Stosuje się nanorurki o średnicy 6-8 nm i długości 50-200 nm. Prekursor srebra do wytworzenia nanomateriału Ag/TNTs stosuje się w stężeniu 2,5-100 mmol/dm3. Jako nierozpuszczalnik stosuje się wodę.
Zaletą rozwiązania jest to, że uzyskuje się membrany o zwiększonej przepuszczalności wody i odporności na blokowanie (fouling) oraz poprawionych właściwościach antybakteryjnych w porównaniu do membrany niemodyfikowanej oraz membran modyfikowanych nanorurkami tytanianowymi nie zawierającymi srebra.
Wynalazek jest bliżej przedstawiony w poniższych przykładach wykonania
P r z y k ł a d 1
Membranę 15%PES_2,83%Ag/TNT otrzymano metodą inwersji faz (wariant mokry) stosując układ: (1) polimer: polieterosulfon (PES), (2) rozpuszczalnik polimeru: N,N-dimetyloformamid (DMF), (3) modyfikator: nanorurki tytanianowe zawierające 2,83%mas. Ag (2,83%Ag/TNTs), (4) nierozpuszczalnik: woda demineralizowana.
Nanorurki tytanianowe wytworzono metodą hydrotermalną stosując TiO2 w postaci anatazu, na podstawie metodyki opisanej w (Mozia S., Borowiak-Paleń E., Przepiórski J, Grzmil B., Tsumura T., Toyoda M., Grzechulska-Damszel J, Morawski A. W., Journal of Physics and Chemistry of Solids, 71, 2010, 263-272). W tym celu do naczynia teflonowego dodano 2 g TiO2 i 60 cm3 10 mol/dm3 roztworu NaOH, po czym zawiesinę poddano sonikacji przez czas 1 h, a następnie umieszczono w autoklawie na okres 24 h w temperaturze 140°C. Otrzymany produkt odmywano wodą ultraczystą (18,2 MQ^cm w 25°C) i 0,1 mol/dm3 roztworem HCl, po czym suszono w 80°C. Średnica oraz długość nanorurek wynosiła, odpowiednio, 6-8 nm i 50-200 nm.
Następnie na otrzymanych nanorurkach tytanianowych osadzono metodą fotodepozycji nanocząstki srebra w następujący sposób. Do 100 cm3 roztworu AgNO3 o stężeniu 2,5 mmol/dm3 dodano 1 g TNT, zawiesinę umieszczono w szklanym reaktorze i mieszano z prędkością 250 obr/min w temperaturze pokojowej przez okres 2 h, poddając jednocześnie naświetlaniu niskociśnieniową lampą rtęciową (15 W, Xmax = 254 nm). Następnie otrzymany materiał odwirowano, a osad przemywano kilkakrotnie wodą dejonizowaną w celu pozbycia się nadmiaru jonów Ag+. Odmyty osad suszono w temperaturze 80°C przez 12 h.
W celu przygotowania roztworu błonotwórczego do butelki (A) wprowadzono 83,8 mg nanocząstek Ag/TNTs oraz 10 cm3 rozpuszczalnika (DMF) i uzyskaną mieszaninę poddano sonikacji z użyciem homogenizatora ultradźwiękowego (Sonics Vibro-cell VCX 130, 0 6 mm, 130 W, 20 kHz) przy amplitudzie 80% przez 30 minut w celu rozproszenia Ag/TNTs w DMF. Tak uzyskaną dyspersję wprowadzono do wcześniej przygotowanego w drugiej butelce (B) roztworu PES (8,38 g) w DMF (40 cm3). Zawiesinę mieszano naprzemiennie co 15 minut przez 2 h na mieszadle magnetycznym z prędkością 200 obr/min w temperaturze 55-60°C oraz sonikowano w łaźni ultradźwiękowej w temperaturze 20-25°C, a następnie pozostawiono do odgazowania. Tak otrzymany roztwór błonotwórczy wylano na szklanej płycie w postaci filmu przy użyciu aplikatora z regulowaną szczeliną (wysokość szczeliny: 0,1 mm). Płytę z filmem polimerowym zanurzono w nierozpuszczalniku o temperaturze 20±1°C. Gotową membranę przechowywano w nierozpuszczalniku przez 24 h w celu usunięcia pozostałości rozpuszczalnika.
Właściwości antybakteryjne membrany 15%PES_2,83%Ag/TNT określono według następującej procedury. Membranę o wymiarach 12,5 cm x 4,5 cm oraz mieszadełko magnetyczne wprowadzono do sterylnej butelki zawierającej 100 cm3 zawiesiny bakterii Escherichia coli (szczep ATCC® 29425) o gęstości optycznej 0,5 w skali McFarlanda (co odpowiada 1,5 x 108/cm3 komórek bakteryjnych). Butelkę umieszczono w cieplarce na czas 40 h w temperaturze 37°C zapewniając mieszanie z prędkością 250 obr/min. Po 40 h inkubacji pobrano 1 cm3 zawiesiny bakterii, a następnie przeprowadzono serię rozcieńczeń dziesiętnych w roztworze NaCl (0,85% NaCl) i wykonano posiew na szalkach Petriego z agarem PCA (BTL, Polska). Szalki wraz z zaszczepionymi bakteriami inkubowano przez 24 h w temperaturze 37°C. Po tym czasie zliczono widoczne kolonie bakteryjne i określono ich liczbę jako jtk/cm3. W celach porównawczych przeprowadzono w analogiczny sposób doświadczenie z użyciem niemodyfikowanej membrany 15%PES (tj. membrany niezawierającej Ag/TNTs). Aktywność antybakteryjną
PL 235 491 B1 oszacowano na podstawie przeżywalności bakterii i wyrażono jako procentowe obniżenie liczby kolonii bakterii w obecności membrany w odniesieniu do próby ślepej - tj. próby bez membrany.
Przeżywalność bakterii w obecności membrany 15%PES_2,83%Ag/TNT wynosiła 79% i była niższa niż dla membrany 15%PES (ok. 97%).
P r z y k ł ad 2
Membranę 15%PES_7,26%Ag/TNT otrzymano metodą inwersji faz (wariant mokry), z zastosowaniem polieterosulfonu (PES), N,N- dimetyloformamidu (DMF) jako rozpuszczalnika polimeru, nanorurek tytanianowych zawierających 7,26% mas. Ag (7,26% Ag/TNTs) oraz wody demineralizowanej jako nierozpuszczalnika.
Nanorurki tytanianowe modyfikowane nanocząstkami srebra otrzymano jak w przykładzie 1, z tym, że zastosowano roztwór AgNO3 o stężeniu 10 mmol/dm3.
Membranę 15%PES_7,26%Ag/TNT zbadano pod kątem poprawy właściwości antybakteryjnych według metody opisanej w przykładzie 1. Przeżywalność bakterii w obecności membrany 15%PES_7,26%Ag/TNT wynosiła 39% i była niższa niż dla membrany 15%PES (ok. 97%).
P r z y k ł a d 3
Membranę 15%PES_11,44%Ag/TNT otrzymano metodą inwersji faz (wariant mokry), z zastosowaniem polieterosulfonu (PES), N,N-dimetyloformamidu (DMF) jako rozpuszczalnika polimeru, nanorurek tytanianowych zawierających 11,44%mas. Ag (11,44%Ag/TNTs) oraz wody demineralizowanej jako nierozpuszczalnika.
Nanorurki tytanianowe modyfikowane nanocząstkami srebra otrzymano jak w przykładzie 1, z tym, że zastosowano roztwór AgNO3 o stężeniu 50 mmol/dm3.
W celu określenia właściwości transportowych membrany 15%PES_11,44%Ag/TNT wykorzystano instalację wyposażoną w pompę tłokową, dwa moduły membranowe ze stali nierdzewnej oraz zbiornik nadawy. Ciśnienie korygowano za pomocą zaworu iglicowego. Nadawa (roztwór zasilający) w module membranowym ulegała podziałowi na dwa strumienie: permeat i retentat. Ciśnienie transmembranowe stosowane podczas procesu wynosiło AP = 0,3 MPa. Temperaturę nadawy utrzymywano na poziomie 20 ± 1°C. Powierzchnia efektywna membrany umieszczanej w module wynosiła 25 cm2. Podczas procesu ultrafiltracji wody demineralizowanej określono maksymalny strumień permeatu (Jmax) przepływający przez membranę 15%PES_11,44%Ag/TNT. W celach porównawczych wyznaczono również maksymalny strumień permeatu dla membrany z polieterosulfonu (15%PES) otrzymanej według tego samego sposobu, jednak niezawierającej nanomodyfikatora.
Podczas ultrafiltracji wody destylowanej maksymalny strumień permeatu (Jmax) przez membranę 15%PES_11,44%Ag/TNT przy ciśnieniu 0,3 MPa zwiększył się w stosunku do membrany niemodyfikowanej o ok 15%.
P r z y k ł a d 4
Zastosowano membranę 15%PES_11,44%Ag/TNT jak w przykładzie 3. Membranę zbadano pod kątem poprawy właściwości antybakteryjnych według metody opisanej w przykładzie 1. Przeżywalność bakterii w obecności membrany 15%PES_11,44%Ag/TNT wynosiła 30% i była niższa niż dla membrany 15%PES (ok. 97%).
P r z y k ł a d 5
Membranę 15%PES_23,21%Ag/TNT otrzymano metodą inwersji faz (wariant mokry), z zastosowaniem polieterosulfonu (PES), N,N- dimetyloformamidu (DMF) jako rozpuszczalnika polimeru, nanorurek tytanianowych zawierających 23,21%mas. Ag (23,21%Ag/TNTs) oraz wody demineralizowanej jako nierozpuszczalnika.
Nanorurki tytanianowe modyfikowane nanocząstkami srebra otrzymano jak w przykładzie 1, z tym, że zastosowano roztwór AgNO3 o stężeniu 100 mmol/dm3.
Membranę 15%PES_23,21%Ag/TNT analizowano pod kątem poprawy właściwości transportowych według metody opisanej w przykładzie 1. Podczas ultrafiltracji wody demineralizowanej maksymalny strumień permeatu (Jmax) przez membranę 15%PES_23,21%Ag/TNT przy ciśnieniu 0,3 MPa zwiększył się w stosunku do membrany niemodyfikowanej o ok. 34%.
P r z y k ł a d 6
Zastosowano membranę 15%PES_23,21%Ag/TNT jak w przykładzie 5. Membranę zbadano pod kątem poprawy właściwości antybakteryjnych według metody opisanej w przykładzie 1. Przeżywalność bakterii w obecności membrany 15%PES_23,21%Ag/TNT wynosiła 6% i była niższa niż dla membrany 15%PES (ok. 97%).
PL 235 491 B1
P r z y k ł a d 7
Odporność membrany 15%PES_2,83%Ag/TNT na blokowanie określono wykorzystując instalację do ultrafiltracji zawierającą dwa moduły membranowe, w których umieszczono arkusze membrany o powierzchni roboczej 25 cm2, pompę tłokową oraz zbiornik nadawy. Ciśnienie regulowano za pomocą zaworu iglicowego. Proces prowadzono przy ciśnieniu transmembranowym ΔΡ = 0,2 MPa i temperaturze roztworu zasilającego (nadawy) t = 20 ± 1°C. Jako nadawę zastosowano roztwór surowiczej albuminy wołowej (BSA) o stężeniu 1 g/dm3. W celu określenia odporności membrany na blokowanie mierzono strumień permeatu (Jmax) przepływający przez membranę 15%PES_2,83%Ag/TNT. Dla porównania wyznaczono również strumień permeatu podczas ultrafiltracji BSA przez membranę z polieterosulfonu (15%PES) otrzymaną według tego samego sposobu, jednak niezawierającą nanomodyfikatora.
W czasie ultrafiltracji BSA przez membranę 15%PES_2,83%Ag/TNT strumień permeatu był wyższy od strumienia zmierzonego dla membrany niemodyfikowanej PES15% o 15%.
P r z y k ł a d 8
Odporność membrany 15%PES_11,44%Ag/TNT na blokowanie określono jak w przykładzie 7. W czasie prowadzenia procesu ultrafiltracji BSA przez membranę 15%PES_11,44%Ag/TNT strumień permeatu był wyższy od strumienia zmierzonego dla membrany niemodyfikowanej PES15% o 29%.
P r z y k ł a d 9
Odporność membrany 15%PES_23,21%Ag/TNT na blokowanie określono jak w przykładzie 7. W czasie prowadzenia procesu ultrafiltracji BSA przez membranę 15%PES_23,21%Ag/TNT strumień permeatu był wyższy od strumienia zmierzonego dla membrany niemodyfikowanej PES 15% o 25%.
Claims (6)
1. Sposób wytwarzania modyfikowanych membran z polieterosulfonu, polegający na zastosowaniu metody inwersji faz (w wariancie mokrym), znamienny tym, że roztwór błonotwórczy zawierający 15% masowych polieterosulfonu i 85% masowych N,N- dimetyloformamidu oraz Ag/TNTs otrzymuje się poprzez połączenie roztworu polieterosulfonu w N,N- dimetyloformamidzie z zawiesiną nanorurek pokrytych srebrem Ag/TNTs w N,N-dimetyloformamidzie, a powstały roztwór poddaje mieszaniu z wykorzystaniem ultradźwięków, polegającym na sonikacji w łaźni ultradźwiękowej w temperaturze 20-25°C oraz mieszaniu z grzaniem na mieszadle magnetycznym w temperaturze 55-60°C naprzemiennie co 15 minut przez 2 godziny, po czym uzyskany roztwór błonotwórczy wylewa się na płytę i zanurza w nierozpuszczalniku uzyskując membranę, przy czym stosuje się nanomateriał Ag/TNTs w ilości 1% masowy w stosunku do polieterosulfonu i o zawartości srebra w zakresie 2,83-23,21% masowy.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się nanorurki tytanianowe otrzymane metodą hydrotermalną.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że na nanorurkach osadza się nanosrebro w procesie fotodepozycji z zastosowaniem promieniowania UVC, a jako prekursor srebra stosuje się AgNO3.
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się nanorurki o średnicy 6-8 nm i długości 50-200 nm.
5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że prekursor srebra stosuje się w stężeniu 2,5-100 mmol/dm3.
6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako nierozpuszczalnik stosuje się wodę.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL426201A PL235491B1 (pl) | 2018-07-05 | 2018-07-05 | Sposób wytwarzania modyfikowanych membran z polieterosulfonu |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL426201A PL235491B1 (pl) | 2018-07-05 | 2018-07-05 | Sposób wytwarzania modyfikowanych membran z polieterosulfonu |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL426201A1 PL426201A1 (pl) | 2020-01-13 |
| PL235491B1 true PL235491B1 (pl) | 2020-08-24 |
Family
ID=69161584
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL426201A PL235491B1 (pl) | 2018-07-05 | 2018-07-05 | Sposób wytwarzania modyfikowanych membran z polieterosulfonu |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL235491B1 (pl) |
-
2018
- 2018-07-05 PL PL426201A patent/PL235491B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL426201A1 (pl) | 2020-01-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zhou et al. | Self-cleaning, antibacterial mixed matrix membranes enabled by photocatalyst Ti-MOFs for efficient dye removal | |
| Rajakumaran et al. | Morphological effect of ZnO nanostructures on desalination performance and antibacterial activity of thin-film nanocomposite (TFN) membrane | |
| Abadikhah et al. | High flux thin film nanocomposite membrane incorporated with functionalized TiO2@ reduced graphene oxide nanohybrids for organic solvent nanofiltration | |
| Pejman et al. | In situ Ag-MOF growth on pre-grafted zwitterions imparts outstanding antifouling properties to forward osmosis membranes | |
| Al-Hinai et al. | Antimicrobial activity enhancement of poly (ether sulfone) membranes by in situ growth of ZnO nanorods | |
| Rajakumaran et al. | Effect of ZnO morphology on GO-ZnO modified polyamide reverse osmosis membranes for desalination | |
| Yang et al. | In situ reduction of silver by polydopamine: A novel antimicrobial modification of a thin-film composite polyamide membrane | |
| Barbhuiya et al. | Synthesis, fabrication, and mechanism of action of electrically conductive membranes: a review | |
| Barzegar et al. | Antibacterial and antifouling properties of Ag3PO4/GO nanocomposite blended polyethersulfone membrane applied in dye separation | |
| Cruz-Tato et al. | Metalized nanocellulose composites as a feasible material for membrane supports: design and applications for water treatment | |
| Isawi et al. | Surface nanostructuring of thin film composite membranes via grafting polymerization and incorporation of ZnO nanoparticles | |
| Kajau et al. | Leaching of CuO nanoparticles from PES ultrafiltration membranes | |
| Safarpour et al. | Preparation of a novel polyvinylidene fluoride (PVDF) ultrafiltration membrane modified with reduced graphene oxide/titanium dioxide (TiO2) nanocomposite with enhanced hydrophilicity and antifouling properties | |
| Diagne et al. | Polyelectrolyte and silver nanoparticle modification of microfiltration membranes to mitigate organic and bacterial fouling | |
| JP5701475B2 (ja) | 複合半透膜 | |
| Isawi | Development of thin-film composite membranes via radical grafting with methacrylic acid/ZnO doped TiO2 nanocomposites | |
| Pounraj et al. | Chitosan and graphene oxide hybrid nanocomposite film doped with silver nanoparticles efficiently prevents biofouling | |
| Zhang et al. | A novel long-lasting antifouling membrane modified with bifunctional capsaicin-mimic moieties via in situ polymerization for efficient water purification | |
| CN103990392B (zh) | 一种荷电聚酰胺复合纳滤膜及其制备方法 | |
| CN111248224B (zh) | 基于MXene量子点的抗菌剂的制备及抗菌活性测试方法 | |
| Szymański et al. | Novel polyethersulfone ultrafiltration membranes modified with Cu/titanate nanotubes | |
| Wang et al. | A chitosan/dopamine-TiO2 composite nanofiltration membrane for antifouling in water purification | |
| Liu et al. | Silver nanoparticle-incorporated porous renewable film as low-cost bactericidal and antifouling filter for point-of-use water disinfection | |
| He et al. | Functionalizing aluminum substrata by quaternary ammonium for antifouling performances | |
| Lin et al. | Enhancing the efficiency of a forward osmosis membrane with a polydopamine/graphene oxide layer prepared via the modified molecular layer-by-layer method |