Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
(hệ khơi mào K2S2O8/Na2S2O5)

(hệ khơi mào K2S2O8/Na2S2O5)

Tải bản đầy đủ - 0trang

(hệ khơi mào K2S2O8/Na2S2O5)

3.2.2.4. Tính năng lọc tách protein của màng PES-g-PEGMA (redox)

Bảng 3.12 và Hình 3.21 là kết quả đánh giá tính năng lọc tách protein của

màng PES trùng hợp ghép bề mặt với PEGMA, sử dụng hệ khơi mào

K2S2O8/Na2S2O5 tỷ lệ 1/1, nồng độ 0.025M. Ảnh hưởng của nồng độ PEGMA và

thời gian trùng hợp ghép được khảo sát. Từ Hình 3.21 có thể nhận thấy tính năng

lọc tách của màng PES-g-PEGMA (redox) được nâng lên rõ rệt so với màng nền.

Độ lưu giữ protein tăng từ 84% của màng nền lên 95-97% cho màng trùng hợp

ghép bề mặt. Năng suất lọc của các màng sau khi biến tính bề mặt cao hơn và tăng

theo thời gian trùng hợp ghép. Ví dụ, màng trùng hợp ghép bề mặt với PEGMA

0.7%, thời gian trùng hợp ghép 7 phút có năng suất lọc tăng 2.45 lần so với màng

nền, độ lưu giữ protein đạt 97%.

Khi cố định thời gian trùng hợp ghép là 7 phút, với nồng độ PEGMA thay

đổi từ 0.3-1.0% (v/v), kết quả thực nghiệm cho thấy, tính năng lọc tách protein của

màng được nâng lên với độ lưu giữ protein tăng từ 84% lên 95-97%, năng suất lọc

trung bình của các màng biến tính tăng từ 1.76 đến 2.45 lần và tăng mạnh so với

màng nền khi nồng độ PEGMA tăng từ 0.1 đến 0.7 %, sau đó có xu hướng giảm

xuống nếu tiếp tục tăng nồng độ PEGMA lên 1%, trong khi độ lưu giữ của màng

vẫn được duy trì tốt. Sự suy giảm năng suất lọc khi tăng nồng độ PEGMA hoặc khi

kéo dài thời gian trùng hợp đến một mức độ nào đó có thể là do sự tăng mật độ lớp

polyme ghép, làm tăng trở khối và/hoặc gây bít lỗ màng.

Bảng 3.12. Tính năng tách lọc của màng PES-g-PEGMA (redox)



Màng nền PES

PES-g-PEGMA 0.5% redox 1min

PES-g-PEGMA 0.5% redox 3min

PES-g-PEGMA 0.5% redox 5min

PES-g-PEGMA 0.5% redox 7min

PES-g-PEGMA 0.5% redox 10min

PES-g-PEGMA 0.1% redox 7min

PES-g-PEGMA 0.3% redox 7min

PES-g-PEGMA 0.5% redox 7min



48



J (L/m2.h)



J/Jo



R (%)



13.03

15.15

17.42

22.72

26.82

24.87

18.33

22.88

26.82



1

1.16

1.34

1.74

2.06

1.91

1.41

1.76

2.06



84

97

97

96

96

95

95

95

96



PES-g-PEGMA 0.7% redox 7min

PES-g-PEGMA 1% redox 7min



31.92

30.45



2.45

2.34



97

97



Hình 3.21. Tính năng tách lọc của màng PES-g-PEGMA (redox)

Kết quả đánh giá độ giảm năng suất lọc theo thời gian của các màng (Bảng

3.13 và Hình 3.22) cho thấy năng suất lọc của tất cả các màng đều giảm dần theo

thời gian lọc. Sở dĩ như vậy là do trong quá trình lọc tách protein đã bị hấp phụ lên

bề mặt màng, làm bít lỗ và/hoặc tạo lớp gel gây trở lực làm suy giảm năng suất lọc.

Tuy nhiên, trong mọi trường hợp, mức độ duy trì năng suất lọc của các màng biến

tính bề mặt đều cao hơn so với màng nền.

Bảng 3.13. Độ giảm năng suất lọc theo thời gian của màng PES-g-PEGMA (redox)

Thời



Màng nền



PES-g-PEGMA



PES-g-PEGMA



PES-g-PEGMA



gian



PES



0.5% Redox



0.7% Redox



1.0% Redox



7min



7min



7min



(phút)

5

10



100

86



100

98



100

95



100

88



15



79



95



94



85



49



20

25

30

35

40

45

50

55

60



73

70

67

63

61

58

56

53

51



93

92

89

87

86

84

83

80

77



92

91

89

87

85

83

82

81

81



81

78

75

73

71

69

67

66

64



Hình 3.22. Độ giảm năng suất lọc theo thời gian của màng PES-g-PEGMA (redox)

Từ các kết quả thực nghiệm thu được, có thể rút ra các điều kiện thích hợp để

tiến hành quá trình trùng hợp ghép khơi mào oxy hóa khử PEGMA biến tính bề mặt

màng PES như sau: hệ khơi mào K2S2O8/Na2S2O5 (1/1) 0.025M, nồng độ PEGMA

0.7%, thời gian trùng hợp ghép 7 phút.



50



Hình 3.23. So sánh tính năng tách lọc protein của các màng PES-g-PEGMA trùng

hợp ghép khơi mào quang hóa và khơi mào oxy hóa khử

Hình 3.23 trình bày kết quả so sánh năng suất lọc của các màng PES trùng

hợp ghép với PEGMA theo các phương thức khác nhau (khơi mào quang hóa và

khơi mào oxy hóa khử). Kết quả cho thấy, năng suất lọc của các màng sau khi trùng

hợp ghép bề mặt đều được nâng lên rõ rệt so với màng ban đầu. Trong cùng điều

kiện trùng hợp ghép (PEGMA nồng độ 0.5%, thời gian trùng hợp 3 phút), màng

trùng hợp ghép khơi mào quang hóa dùng tia UV cho năng suất lọc trung bình tăng

2.13 lần, màng trùng hợp ghép khơi mào oxy hóa khử (hệ khơi mào

K2S2O8/Na2S2O5) có năng suất lọc trung bình tăng 1.34 lần.

3.3. Khả năng lọc tách thu hồi protein trong dung dịch sữa loãng của màng

Các màng biến tính bề mặt được chọn để khảo sát gồm: màng trùng hợp

ghép quang hóa với PEGMA (PEGMA 0.5%-UV 3 min) và màng trùng hợp ghép

quang hóa với NVP (NVP 0.3%-UV 3min). Khả năng lọc tách thu hồi protein trong

dung dịch sữa loãng của màng được đánh giá với một số mẫu sữa lỗng tự pha, gồm

sữa tươi Ba Vì (hàm lượng protein 2.7g/100ml) và sữa tiệt trùng Vinamilk không

đường (hàm lượng protein 3g/100ml), các dung dịch sữa được pha lỗng khoảng 30

lần sau đó lọc tách qua màng nền PES và các màng PES-g-PEGMA, PES-g-NVP.

Các thí nghiệm tiến hành trên hệ thiết bị lọc màng gián đoạn phòng thí nghiệm, lọc

thẳng góc dưới áp suất 10 bar. Hàm lượng protein lọt qua màng được xác định bằng



51



phương pháp đo quang, tạo phức với thuốc thử biure và đo mật độ quang tại bước

sóng 540nm.

Kết quả đánh giá đặc tính lọc tách thu hồi protein trong các mẫu sữa loãng

của màng PES và màng PES biến tính bề mặt được trình bày trong Bảng 3.14, 3.15

và Hình 3.24, 3.25, 3.26 cho thấy, năng suất lọc trung bình của các màng biến tính

bề mặt đều tăng lên rõ rệt so với màng nền. Trong đó, màng PES-g-PEGMA có độ

tăng năng suất lọc cao hơn (tăng 30-35%) so với màng PES-g-NVP (tăng 22-25%).

Độ lưu giữ protein của các màng biến tính bề mặt đều cao hơn so với màng nền (từ

88% lên 94% cho dung dịch sữa Vinamilk và từ 89% lên 96% đối với dung dịch sữa

tươi Ba Vì).

Bảng 3.14: Kết quả lọc tách thu hồi protein trong dung dịch sữa lỗng của



màng

Mẫu sữa lỗng



Sữa Vinamilk 1g/L

Sữa Ba Vì 1g/L



PES



PES-g-PEGMA



PES-g-NVP



J/Jo



R(%)



J/Jo



R(%)



J/Jo



R(%)



1

1



88

89



1.35

1.30



94

96



1.22

1.25



94

97



52



Hình 3.24. Kết quả lọc tách thu hồi protein trong dung dịch sữa loãng của màng

Bảng 3.15. Độ giảm năng suất lọc theo thời gian của các màng khi lọc dung dịch



sữa lỗng

Sữa Vinamilk

Thời gian

(phút)

15

30

45

60

75

90

105

120

135

150

165

180

195



Màng

nền

100

89

85

81

78

76

73

71

69

68

67

65

63



Sữa Ba Vì



PES-g-



PES-g-



Màng



PES-g-



PES-g-



PEGMA

100

91

88

86

84

82

81

80

79

77

76

75

74



NVP

100

90

87

85

82

80

79

78

76

74

73

72

71



nền

100

94

92

88

85

83

80

78

76

75

73

71

69



PEGMA

100

100

96

94

91

89

87

86

84

82

81

79

77



NVP

100

94

93

92

89

87

86

85

83

81

79

77

75



53



210

225

240



62

61

60



73

72

70



69

68

67



67

65

63



75

74

73



74

72

70



Hình 3.25. Độ giảm năng suất lọc theo thời gian của màng với dung dịch sữa lỗng

Ba Vì



54



Hình 3.26. Độ giảm năng suất lọc theo thời gian của màng với dung dịch sữa loãng

Vinamilk

Kết quả đánh giá độ giảm năng suất lọc dung dịch sữa loãng theo thời gian

của các màng cho thấy trong khoảng 120 phút lọc, màng nền có tốc độ giảm năng

suất lọc nhanh hơn so với màng trùng hợp ghép bề mặt. Sau đó nếu tiếp tục kéo dài

thời gian lọc thì màng nền và màng trùng hợp ghép bề mặt có tốc độ giảm năng

suất lọc tương đương nhau. Do đó, một chu kỳ cho quá trình lọc tách protein trong

dung dịch sữa lỗng sử dụng màng biến tính bề mặt có thể giới hạn trong khoảng

thời gian 120 phút.



55



KẾT LUẬN

Luận văn đã tiến hành nghiên cứu biến tính bề mặt màng lọc Polyethersulfone

bằng phương pháp trùng hợp ghép, với các tác nhân trùng hợp ghép là PEGMA và

NVP, sử dụng các kỹ thuật trùng hợp ghép khơi mào quang hóa và trùng hợp ghép

khơi mào oxi hóa khử. Từ các kết quả thực nghiệm, có thể rút ra một số kết luận

chính như sau:

1. Phổ hồng ngoại phản xạ và ảnh chụp hiển vi điện tử quét, hiển vi lực

nguyên tử xác nhận sự thay đổi đặc tính hóa học và cấu trúc hình thái bề mặt màng

sau khi trùng hợp ghép. Bề mặt màng trở nên chặt sít và trơn nhẵn hơn so với màng

nền ban đầu.

2. Tính năng lọc tách protein của màng được nâng lên rõ rệt sau khi trùng

hợp ghép bề mặt với PEGMA và NVP. Các điều kiện trùng hợp ghép như nồng độ

tác nhân ghép, thời gian trùng hợp, phương thức tiến hành có ảnh hưởng mạnh đến

tính năng lọc tách protein của màng.

3. Với q trình trùng hợp ghép khơi mào quang hóa dưới bức xạ UV đã

khảo sát, điều kiện thích hợp xác định được là: nồng độ PEGMA 0.5% (v/v), thời

gian trùng hợp ghép 3 phút, năng suất lọc của màng tăng 2.13 lần so với màng nền,

độ lữu giữ với protein đạt 99%; NVP nồng độ 0.3% (v/v), thời gian trùng hợp ghép

3 phút, năng suất lọc tăng 1.33 lần so với màng nền, độ lưu giữ với protein đạt 98%.

4. Với quá trình trùng hợp ghép khơi mào oxy hóa khử đã khảo sát, điều kiện

thích hợp xác định được khi sử dụng hỗn hợp khơi mào K 2S2O8/ Na2S2O5 (1/1)

0.025M: nồng độ PEGMA 0.7% (v/v), thời gian trùng hợp ghép 7 phút, năng suất

lọc tăng 2.45 lần so với màng nền, độ lưu giữ với protein đạt 97%; NVP nồng độ

0.3% (v/v) thời gian trùng hợp ghép 3 phút, năng suất lọc tăng 1.61 lần so với màng

nền, độ lưu giữ với protein đạt 92%.

5. Kết quả đánh giá tính năng lọc tách protein của các màng biến tính bề mặt

PES-g-PEGMA vvà PES-g-NVP cho thấy sự tăng lên đồng thời của cả ba thông số

gồm độ lưu giữ, năng suất lọc và khả năng chống tắc so với màng nền PES ban đầu.



56



TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tiếng Việt

1. Lê Viết Kim Ba, Trần Thị Dung, Nguyễn Thị Hiền, Vũ Quỳnh Thương (2006),

“Nghiên cứu chế tạo màng lọc bia”, Tạp chí hố học và ứng dụng, T.10 (58), tr.

30-34.

2. Lê Viết Kim Ba, Trần Thị Dung, Nguyễn Thị Hiền (2002), Nghiên cứu chế tạo

và sản xuất màng lọc dịch tiêm truyền, Tuyển tập các cơng trình khoa học, Hội

nghị khoa học lần thứ 3 – Ngành hoá học, Hà Nội.

3. Lê Viết Kim Ba, Nguyễn Trọng Uyển, Trần Thị Dung, Nguyễn Thị Hiền (2001),

“Khả năng làm sạch nước bằng màng thẩm thấu ngược”, Tạp chí hố học và

cơng nghiệp hố chất, T.5 (70), tr. 30-32.

4. Phạm Nguyên Chương, Trần Hồng Côn, Nguyễn Văn Nội, Hoa Hữu Thu,

Nguyễn Diễm Trang, Hà Sỹ Uyên, Phạm Hùng Việt (2002), Hóa kỹ thuật –

Giáo trình dùng cho sinh viên ngành Hóa, Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật

Hà Nội.

5. Trần Thị Dung (2004, 2015), Bài giảng công nghệ màng lọc và các quá trình

tách bằng màng, Giáo trình giảng dạy.

Tiếng Anh

6. A.Akbari, M.Homayoonfal (2009), “Fabrication of nanofiltration membrane

from Polysulfone ultrafiltration membrane via photo polymerization”,

International Journal of Nanoscience and Nanotechnology, pp. 43-51.

7. Al Amoudi, A.S.Lovitt (2007), "Fouling strategies and the cleaning syste of NF

membranes and factorsaffecting cleaning efficiency", Journal of Membrane

Science 303, pp. 4-28.

8. Amir Abbas Izadpanah, Asghar Javidnia (2012), “The ability of a nanofiltration

membrane to remove hardness and ions from diluted seawater”, Water 4, pp.

283-294

9. Attia. H, Bennasar. M, Tarodo. B de la Fuente (1991), “Study of the fouling of

inorganic membranes by acidified milks using scanning electron microscopy



57



and electrophoresis.II. Membrane with pore diameter 0.8 µm”, J Dairy Res 58,

pp. 51-56.

10. Atra. R, Vatai. G, Bekassy-Molnar. E, Balint. A (2005), “Investigation of ultraand nanofiltration for utilization of whey protein and lactose”, J. Food Emg 67,

pp. 325-332.

11. Baker R.W (2004),"Membrane Technology and Application", John Wiley &

Sons, Ltd, Chicheste.

12. Balamann H. de, Nobrega (1989), “The deformation of dextran molecules.

Causes and consequences in ultrafiltration”, Journal of Membrane Science 40,

pp. 311-327.

13. Balannec B, Vourch M, Rabiller-Baudry M, Chaufer B (2005), “Comparative

study of different nanofiltration and reverse osmosis membranes for dairy

effluent treatment by dead-end filtration”, Separation and Purification

Technology 42, pp. 195-200.

14. Belfort. G, Davis. R.H, Zydney. A.L (1994), “The behavior of suspensions and

macromolecular solutions in crossflow microfiltration”, Journal of Membrane

Science 96, pp. 1-58.

15. Belfort. G (1988), “Membrane modules: comparison of different configurations

using fluid mechanics”, Journal of Membrane Science 35, pp. 245-270.

16. Bosco. F, Chiampo. F (2010), “Production of polyhydroxyalcanoates (PHAs)

using milk whey and dairy wastewater ctivated sludge production of bioplastics

using dairy residues” J. Biosci. Bioeng 109, pp. 418-421 .

17. Bozena Kaeselevl, John Pieracci, Geogres Belfort (2001), "Photoinduced

grafting of ultrafiltration membranes: comparison of poly(ethersulfone) and

poly(sulfone)", Journal of Membrane Science 194, pp. 245-261.

18. Breslau B.R, Larsen P.H, Milnes B.A, Waugh S.L (1988), “The Application of

Ultrafiltration Technology in the Food Processing Industry”, The Sixth Annual

Membrane Technology/Planning Conference, Cambridge.

19. Brink L.E.S, Romijn D.J (1990),“Reducing the protein fouling of polysulfone

surfaces and polysulfone ultrafiltration membranes: Optimization of the type of

presorbed layer”, Desalination 78, pp. 209-233.

20. Casiraghi E.M, Peri C (1983), Progress in Food engineering , pp. 349-356.



58



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

(hệ khơi mào K2S2O8/Na2S2O5)

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×