Name: Synthese von Hydrogelen mit Antifouling-Eigenschaften als Membranen für die Wasserreinigung (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-04-07T14:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 32 s
Description: Erfahren Sie die Herstellung und Charakterisierung von freitragenden Zwitterionen-Hydrogelfilmen und imprägnierten Membranen für die Wasserreinigung. Diese einfache, schnelle Methode lässt sich industriell skalieren.

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Wir danken dem Korean Carbon Capture and Sequestration R&D Center (KCRC) für die finanzielle Unterstützung dieser Arbeit.

1. Herstellung der Präpolymerlösungen <ol><li> Zubereitung unter Verwendung von Wasser als Lösungsmittel <ol><li> Hinzufügen 10,00 g entionisiertes (DI) Wasser in eine Glasflasche mit einem magnetischen Rührstab. </li><li> Messen 2,00 g SBMA und überträgt es auf die Glasflasche, das Wasser enthält. Man rührt die Lösung 30 min, bis die SBMA vollständig gelöst ist. </li><li> In einer separaten Flasche, fügt 20,00 g PEGDA (M n = 700 g / mol). </li><li> Fügen 20,0 mg von 1-Hydroxycyclohexylphenylketon (HCPK), einem Fotoinitiator, auf den PEGDA Lösung. Lassen Sie die Lösung unter Rühren für mindestens 30 min. </li><li> Unter Verwendung einer Einwegpipette, übertragen 8,00 g der PEGDA-HCPK Lösung der SBMA wässriger Lösung. Kontinuierlich rührt die Mischung, bis die Lösung homogen ist. </li></ol></li><li> Zubereitung unter Verwendung von Wasser / Ethanol - Mischungen als Lösungsmittel <ol><li> Hinzufügen 6,00 g DI-Wasser und 4,00 g Ethanol wird zu einem bernsteinfarbenen Glasflasche mit einem magnetischen Rührstab.Man rührt die Lösung eine gute Durchmischung zu ermöglichen. </li><li> In 2,00 g SBMA zum Wasser / Ethanol-Gemisch. Rühren Sie die Lösung und lassen Sie die SBMA vollständig aufzulösen. </li><li> Verwenden einer Pipette 8,00 g der PEGDA-HCPK Lösung des SBMA Mischung zu übertragen. Rühren Sie die Lösung gründlich zu mischen. </li></ol></li></ol> 2. Herstellung der freistehenden Filme <ol><li> Platzieren zwei Abstandshalter mit bekannten Dicken auf einer sauberen Quarzscheibe; die Dicke der Abstandshalter kontrolliert die Dicke der erhaltenen Polymerfilme 19. </li><li> Übertragen, eine kleine Menge (~ 1,0 ml) der Präpolymerlösung auf die Quarzscheibe eine Einwegpipette. </li><li> Legen Sie eine andere Quarzscheibe auf der Oberseite der Flüssigkeit und sicherzustellen, dass keine Luftblasen in dem Flüssigkeitsfilm sind. </li><li> Die Probe wird in einer ultravioletten (UV) Vernetzer und bestrahlen für 5 min unter Verwendung von UV - Licht mit einer Wellenlänge von 254 nm 19. HINWEIS: Alternative Bestrahlungszeits und Wellenlängen können in Abhängigkeit von der Art des Photoinitiators verwendet werden. </li><li> Trenne die Polymerfolie von den Quarzscheiben eine scharfe Klinge. Verwenden einer Pinzette, den Film auf ein DI-Wasserbad zu übertragen. Ändern, um das Wasser zweimal während des ersten 24 h, die Lösungsmittel, nicht umgesetztes Monomer / Vernetzer und Sol aus dem Film zu entfernen. HINWEIS: Der Polymerfilm sollte in dem DI-Wasser gehalten werden, um die Porenstruktur zu erhalten, wenn es irgendwelche gibt. </li><li> Bereiten getrocknete Filme für ATR-FTIR und DSC-Analyse. <ol><li> Entfernen Sie den Film aus dem Wasserbad und lassen Sie es für 24 Stunden an der Luft trocknen. </li><li> Platzieren die Folie in einem Vakuumofen bei 80 ° C unter Vakuum über Nacht trocknen lassen. </li></ol></li></ol> 3. Herstellung der imprägnierten Membranen <ol><li> Platzieren einer Folie aus porösen Träger auf eine Quarzscheibe. </li><li> Verwendung einer Schaumbürste fällt jeder Seite des Trägers zweimal mit der Präpolymerlösung auf der Basis des Wasser / Ethanol - Gemisch 4. HINWEIS: Da ter Unterstützung hydrophob ist, die Präpolymerlösung Ethanol kann der Träger leicht benetzen. </li><li> Legen Sie eine andere Quarzscheibe auf der Oberseite des Trägers. </li><li> Die Probe wird in einem UV-Vernetzer und Bestrahlung für 5 min unter Verwendung von UV-Licht mit einer Wellenlänge von 254 nm. </li><li> Um die imprägnierte Membran aus den Quarzscheiben zu entfernen, tauchen die gesamte Baugruppe in einem DI-Wasserbad für 5 min und entfernt sorgfältig den Membran einer scharfe Klinge und eine Pinzette. </li><li> Halten Sie die Membran in DI-Wasser. Ändern, um das Wasser zweimal um das Lösungsmittel zu entfernen, das nicht umgesetzte Monomer / Vernetzer, und das Sol aus der Membranen. </li><li> Bereiten getrocknet, imprägnierte Membranen für ATR-FTIR und DSC analysiert. <ol><li> Entfernen Sie die Membran aus dem Wasserbad. Lassen Sie die Membran bei Umgebungsbedingungen für 24 h trocknen. </li><li> Trocknen des Membran in einem Vakuumofen über Nacht bei 80 ° C im Vakuum. </li></ol></li></ol> 4. Charakterisierung der freistehenden Filme und Getr Membranes <ol><li> ATR-FTIR - Analyse <ol><li> Vorbereiten einer Probe des Präpolymers Lösung, wie in Schritt 1.1, für die FTIR-Analyse festgestellt. </li><li> Führen Sie einen Hintergrund-Scan, bevor Sie die Probe abtastet. Stellen Sie den Wellenzahlbereich von 600 cm -1 bis 4.500 cm -1 bei einer 4-cm -1 Auflösung der Messung. </li><li> Die Probe wird in der FTIR-Maschine für die Analyse. </li><li> Entfernen Sie die Probe. Reinigen der Kristall und die Spitze mit einem geeigneten Lösungsmittel. </li><li> Wiederholen Sie die Schritte 4.1.1 - 4.1.4 für die folgenden Proben: porösen Träger, Präpolymerlösung, getrockneten Filme frei stehenden und getrockneten imprägnierten Membranen. </li></ol></li><li> Differential Scanning Calorimetry (DSC) <ol><li> Legen Sie eine DSC-Wanne und Deckel in einer Waage und notieren Sie ihr Gewicht. </li><li> Eine kleine Menge der Probe (5-10 mg) im Innern der Pfanne und schließt mit dem Deckel. </li><li> Wiegen der Pfanne die Probe enthält. Aus der Gewichtsdifferenz zwischen dem occupied Pfanne und Deckel und die nicht belegte Pfanne und Deckel, berechnen das Gewicht der Probe. </li><li> Verwendung einer Presse, Siegel hermetisch um die Probe innerhalb der Pfanne. </li><li> Platzieren Sie die abgedichtete Wanne innerhalb der DSC-Zelle, in der die inerten Referenz befindet. </li><li> Geben Sie das Gewicht des nicht besetzten Pfanne und Deckel und dem Gewicht der Probe in dem Programm. </li><li> Scan mit dem DSC von -80 ° C bis 160 ° C mit einer Aufheizrate von 10 ° C / min. </li><li> Führen Sie die DSC-Analyse Protokoll des Herstellers verwendet wird. </li><li> Wiederholen Sie die DSC-Experimente für verschiedene Proben nach den oben erwähnten Schritten. </li></ol></li><li> Die Messung des Kontaktwinkels einer anhängenden Drop - Methode unter Verwendung von <ol><li> Geschnitten, um einen rechteckigen Streifen der Membranprobe (ca. 30 mm x 6 mm). </li><li> Einweichen dieser Streifen in DI Wasser für 10 min und dann für 5 Minuten trocknen. </li><li> Platzieren Sie die getrocknete Probe auf dem Probenhalter. </li><li> Unterzutauchen den Probenhalter in einem transparentenKlimakammer des DI - Wasser 20 enthält. </li><li> Mit Hilfe einer Mikroliter - Spritze mit einer Nadel aus rostfreiem Stahl, verzichtet werden Tropfen N -decan (ungefähr 1 &amp; mgr; l) auf die Membranprobe. </li><li> Lassen Sie die für 2 Minuten ungestört Setup die Stabilisierung der Tröpfchen zu gewährleisten. </li><li> Verwenden eines geeigneten Bildanalysesoftware, den Kontaktwinkel der Proben zu bestimmen, indem die Winkel der abgegebenen Tröpfchen auf der Membranoberfläche zu messen. </li><li> Nehmen Sie den Mittelwert der Kontaktwinkelwerte für verschiedene Tröpfchen erhalten. </li></ol></li><li> Charakterisierung der Wasserdurchlässigkeit eines Sackgassenfiltrationssystem unter Verwendung von <ol><li> Mit einem Hammer-driven Locher mit einem geeigneten Durchmesser Coupons von freistehenden Filmen und imprägnierten Membranen zu schneiden. </li><li> Legen Sie eine vorbereitete Coupon auf dem porösen Träger in einer Sackgasse Filtrationszelle. </li><li> Setzen Sie den O-Ring auf der Probe. Schrauben Sie die beiden Hälftendie Permeation Zelle zusammen. </li><li> In ca. 50 ml VE-Wasser auf die Permeation Zelle. Schrauben Sie die Kappe und legen Sie die Permeation Zelle auf einem Magnetrührer. Stellen Sie die Rührgeschwindigkeit zwischen 300 und 900 Umdrehungen pro Minute. </li><li> Legen Sie ein bedecktes Becherglas auf einer Waage das Permeat Wasser zu sammeln. Tarieren. </li><li> Öffnen Sie das Ventil an der Gasflasche. Schalten Sie den Druckregelventil im Uhrzeigersinn, bis der gewünschte Druck erreicht ist (45 psig für freistehende Filme und 35 psig für imprägnierte Membranen). </li><li> Öffnen Sie das Ablassventil, um den Druck auf die Permeation Zelle zu liefern. </li><li> Überwachen und das Gewicht des Bechers mit der Zeit aufzuzeichnen. </li><li> Berechnen Sie die Wasserdurchlässigkeit (A w) und die Permeabilität (P w) mit dem Lösungs-Diffusions - Modell unter 4, 21 gezeigt , <img alt="Gleichung" src="/files/ftp_upload/55426/55426eq1.jpg" /> wobei A w ist the Wasser Permeanz (L / m 2 hbar oder LMH / bar), P w die Wasserdurchlässigkeit (LMH cm / bar), ρ w die Dichte Wasser (g / L), A die wirksame Fläche der Membran ist (m 2) &amp; Dgr; m ist die Änderung in der Masse des Wasser Permeat (g) über einen Zeitraum &amp; Delta; t (h), &amp; Delta; p die Druckdifferenz über die Membran (bar), und L die Dicke des gequollenen Films (cm). </li><li> Verwenden eine BSA-Lösung, die 0,5 g / l BSA in phosphatgepufferter Salzlösung (PBS) -Lösung mit pH 7,4, enthaltend = Antifouling-Eigenschaften und die Rückweisungsraten der Membranen zu bewerten. </li><li> Wiederholen Sie die Schritte 4.4.5 - 4.4.10 den Wasserfluss in Gegenwart von BSA zu bestimmen. Berechnen Sie die BSA Rückweisungsrate mit der folgenden Gleichung 22 <img alt="Gleichung" src="/files/ftp_upload/55426/55426eq2.jpg" /> wobei R BSA BSA ist die Rückweisungsrate der Membran (%),C P ist die Konzentration von BSA im Permeat (g / l) und C F ist die Konzentration von BSA in der Zufuhr (g / l); die Konzentration von BSA kann über UV-Spektroskopie bestimmt werden. </li></ol></li></ol>

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Die Autoren erklären, dass sie keine konkurrierenden finanziellen Interessen haben.

Wir haben ein einfaches Verfahren zur Herstellung von freistehenden Filmen nachgewiesen und Membranen auf Basis von imprägnierten zwitterionische Hydrogelen. Das Verschwinden von drei (Meth) acrylat charakteristischen Peaks ( das heißt, 810, 1.190 und 1.410 cm -1) im IR - Spektrum der erhaltenen Polymerfilme und imprägnierte Membran (Abbildung 2) zeigt die gute Umwandlung der Monomere und Vernetzer 4, 19, <sup clas...

Es besteht ein großer Bedarf kostengünstig und energieeffiziente Technologien zu entwickeln, sauberes Wasser zu produzieren, um die steigende Nachfrage gerecht zu werden. Polymermembranen sind als führende Technologie zur Reinigung von Wasser aufgrund ihrer inhärenten Vorteile, wie ihre hohe Energieeffizienz, niedrige Kosten und Einfachheit in der Bedienung 1 entstanden. Membranen ermöglichen reines Wasser durchdringen und die Verunreinigungen zurückweisen. Jedoch Membranen werden oft zur Verschmutzung durch Verunreinigungen in dem Speisewasser unterzogen, die auf die Membranoberfläche von ihren günstigen Wechselwirkungen adsorbiert werden können , 2, 3. Das Verschmutzen kann dramatisch Wasserfluß durch die Membranen verringern, die Erhöhung der Membranfläche erforderlich, und die Kosten für die Wasserreinigung. Ein wirksamer Ansatz Fouling zu verringern ist, um die Membranoberfläche zu modifizieren, um die Hydrophilie zu erhöhen und damit die Abnahme des günstigenteractions zwischen der Membranoberfläche und Schmutzstoffen. Ein Verfahren ist die Dünnfilm - Beschichtung mit superhydrophilen Hydrogele 3 zu verwenden. Die Hydrogele haben oft hohe Wasserdurchlässigkeit; Daher kann ein Dünnfilm-Beschichtung, die das langfristigen Wasser Permeanz durch die Membran aufgrund des abgeschwächten Fouling erhöhen, trotz des leicht erhöhten Transportwiderstandes über die gesamte Membran. Die Hydrogele können auch direkt in imprägnierten Membranen in Anwendungen osmotischer 4 zur Reinigung von Wasser hergestellt werden. Zwitterionische Materialien enthalten , sowohl positiv als auch negativ geladene funktionelle Gruppen, mit einer Netto - Ladung neutral, und haben eine starke Oberflächen Hydratisierung durch elektrostatische induzierten Wasserstoffbrücken 5, 6, 7, 8, 9. Die fest gebundenen Feuchtigkeit Schichten wirken als physikalischeund Energiebarrieren, Verhinderung von Schmutzstoffen auf der Oberfläche angebracht wird , was zeigt , eine ausgezeichnete Antifouling - Eigenschaften 10. Zwitterionische Polymere, wie Poly (Sulfobetain - methacrylat) (PSBMA) und Poly (Carboxybetain - methacrylat) (PCBMA), wurde verwendet , um die Membranoberfläche zu modifizieren , indem Beschichtung 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18 zu erhöhen , Oberflächenhydrophilie und somit Antifouling-Eigenschaften. Wir zeigen hier , ein einfaches Verfahren unter Verwendung von Hydrogelen zwitterionische Sulfobetain methacrylat (SBMA) über Photopolymerisation herzustellen, das Poly (ethylenglykol) vernetzt wird unter Verwendung von (PEGDA, M n = 700 g / mol) , um die mechanische Festigkeit zu verbessern. Wir präsentieren auch eineVerfahren robuste Membranen zu konstruieren, indem das Monomer und Vernetzer in einem hochporösen hydrophoben Träger vor dem Imprägnieren Photopolymerisation. Die physikalischen und Wassertransporteigenschaften der freistehenden Filmen und imprägnierten Membranen werden gründlich charakterisiert, die die Struktur / Eigenschaft Beziehung für die Wasserreinigung zu erläutern. Die hergestellten Hydrogele können als Oberflächenbeschichtung verwendet werden Membrantrenneigenschaften zu verbessern. Für osmotische Verfahren wie Vorwärts-Osmose oder druck retardiert Osmose 4 durch Einstellung der Vernetzungsdichte oder durch in hydrophobe poröse Träger imprägniert, können diese Materialien auch dünne Filme mit ausreichender mechanischer Festigkeit bilden.

<table><tbody><tr><td>Poly(ethylenglykol)diacrylat&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; Mn = 700 (PEGDA)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>455008</td><td></td></tr><tr><td>1-Hydroxycyclohexylphenylketon, 99% (HCPK)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>405612</td><td></td></tr><tr><td>[2-(Methacrloyloxy)ethyldimethyl-(3-sulfopropyl)ammoniumhydroxid, 97%</td><td>Sigma Aldrich</td><td>537284</td><td>akut giftiges</td></tr><tr><td>Ethanol, 95%</td><td>Koptec, VWR International</td><td>V1101</td><td>brennbares</td></tr><tr><td>Dekan, wasserfrei, 99%</td><td>Sigma Aldrich</td><td>457116</td><td></td></tr><tr><td>Solupor Membran</td><td>Lydall</td><td>7PO7D</td><td></td></tr><tr><td>Mikrometer&nbsp;</td><td>Starrett</td><td>2900-6</td><td></td></tr><tr><td>ATR-FTIR</td><td>Vertex 70</td><td></td><td></td></tr><tr><td>DSC: TA Q2000</td><td>TA Instruments</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Rame'-hart Goniometer: Modell 190</td><td>Rame'-hart Instruments</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Ultravioletter Vernetzer: CX-2000</td><td>Ultraviolette Produkte</td><td></td><td>UV-Strahlung&nbsp;</td></tr><tr><td>Permeationszelle: Modell UHP-43</td><td>Advantec MFS Deionisiertes</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Wasser: Milli-Q Wasser</td><td>EMD Millipore</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

synthese von hydrogelen mit antifouling-eigenschaften als membranen für die wasserreinigung

Synthesis of Hydrogels with Antifouling Properties As Membranes for Water Purification

weithin genutzt, um die Hydrophilie der Oberfläche von Membranen für die Wasserreinigung zu verbessern, die Antifouling-Eigenschaften zu erhöhen und damit das Erreichen stabile Wasserdurchlässigkeit durch Membranen im Laufe der Zeit Hydrogele wurde. Hier berichten wir über ein einfaches Verfahren Hydrogele herzustellen, basierend auf Zwitter für Membrananwendungen. Freistehende Filme können vom Sulfobetain-Methacrylat (SBMA) mit einem Vernetzer aus Poly (ethylenglykol) diacrylat (PEGDA) über Photopolymerisation hergestellt werden. Die Hydrogele können auch durch Tränkung in hydrophobe poröse Träger hergestellt werden, um die mechanische Festigkeit zu verbessern. Diese Filme können durch abgeschwächte Totalreflexion Fourier-Transformations-Infrarotspektroskopie (ATR-FTIR) charakterisiert werden, um den Umsetzungsgrad der (Meth) acrylatgruppen, um zu bestimmen, unter Verwendung von Goniometer für Hydrophilie und Differential-Scanning-Kalorimetrie (DSC) für die Polymerkettendynamik. Wir berichten auch Protokolle, die die Wasserdurchlässigkeit in Sackgassen filtra zu bestimmensysteme und die Wirkung von Schmutzstoffen (Rinderserumalbumin, BSA) auf der Membranleistung.

Freistehende Filme hergestellt mit den Prepolymer - Lösungen in den Schritten 1.1 und 1.2 angegeben werden als S50 und S30, respectively. Ausführlichere Informationen sind in Tabelle 1 dargestellt. Die Prepolymer - Lösung in Schritt 1.2 angegeben wurde ebenfalls verwendet Imprägnierte Membranen herzustellen, die als IMS30 bezeichnet sind. Da der poröse Träger aus hydrophobem Polyethylen hergestellt wird, wird nur die Prä...

Dieser Artikel berichtet über praktische Methoden zur Herstellung von Hydrogelen in freistehenden Filmen und imprägnierten Membranen und zur Charakterisierung ihrer physikalischen Eigenschaften, einschließlich der Wassertransporteigenschaften.

Synthese von Hydrogelen mit Antifouling-Eigenschaften als Membranen für die Wasserreinigung

Hydrogels have been widely utilized to enhance the surface hydrophilicity of membranes for water purification, increasing the antifouling properties and ...

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens besteht darin, freistehende Filme und imprägnierte Membranen auf Basis zwitterionischer Hydrogele zur Wasseraufbereitung mittels Membranen herzustellen und zu charakterisieren. Diese Methode bietet eine Anleitung zur Reparatur von freistehenden, hydrogelbasierten Filmen in imprägnierten Membranen sowie zur Charakterisierung ihrer physikalischen und Transporteigenschaften. Der Hauptvorteil dieser Technik liegt darin, dass sie einfach, schnell und leicht für die industrielle Produktion skalierbar ist.Die visuelle Demonstration dieser Methode ist entscheidend, da die integrierten Schritte zur Herstellung und Charakterisierung des Hydrogels schwer zu erlernen sind, weil eine speziell angefertigte Apparatur verwendet wird und interdisziplinäre Fähigkeiten erforderlich sind. Um die freistehenden Filme herzustellen, platzieren Sie zunächst zwei Abstandshalter bekannter Dicke auf einer sauberen Quarzscheibe. Die Dicke der Abstandshalter bestimmt die Dicke der erhaltenen Polymerfilme.Übertragen Sie mit einer Einwegpipette eine kleine Menge der Präpolymerlösung auf die Quarzscheibe. Legen Sie eine weitere Quarzscheibe auf die Flüssigkeit und stellen Sie sicher, dass sich keine Blasen im Flüssigkeitsfilm befinden. Anschließend platzieren Sie die Probe in einem Ultraviolett- oder UV-Vernetzungsgerät und bestrahlen Sie sie fünf Minuten lang mit UV-Licht einer Wellenlänge von 254 Nanometern.Wenn der Polymerschaum von der Quarzscheibe entfernt wird, ist es entscheidend, langsam vorzugehen, um ein Reißen des Films zu vermeiden. Lösen Sie den Polymerschaum mithilfe einer scharfen Klinge von den Quarzscheiben. Verwenden Sie eine Pinzette, um den Film in ein Bad mit entionisiertem Wasser zu überführen.Wechseln Sie das Wasser zweimal während der ersten 24 Stunden, um das Lösungsmittel, nicht umgesetzten Monomer und Vernetzer sowie gelöste Bestandteile aus dem Film zu entfernen. Um getrocknete Filme zur Analyse vorzubereiten, nehmen Sie den Film aus dem Wasserbad und lassen Sie ihn 24 Stunden lang an der Luft trocknen. Legen Sie den Film zur Übernacht-Trocknung unter Vakuum in einen Vakuumofen bei 80 Grad Celsius.Platzieren Sie ein Blatt poröser Träger auf eine Quarzscheibe. Bestreichen Sie mit einem Schaumstoffpinsel jede Seite des Trägers zweimal mit einer Vorpolymerlösung, die auf der Wasser-Ethanol-Mischung basiert. Legen Sie eine weitere Quarzscheibe auf den Träger.Legen Sie die Probe anschließend in einen UV-Vernetzer und bestrahlen Sie sie fünf Minuten lang mit UV-Licht einer Wellenlänge von 254 Nanometern. Um die imprägnierte Membran von den Quarzscheiben zu entfernen, tauchen Sie die gesamte Vorrichtung fünf Minuten lang in ein Bad mit entionisiertem Wasser und nehmen Sie die Membran vorsichtig mit einer scharfen Klinge und einer Pinzette ab. Halten Sie die Membran im entionisierten Wasser und wechseln Sie das Wasser zweimal, um das Lösungsmittel, das nicht reagiertes Monomer und den Vernetzer sowie das Sol aus der Membran zu entfernen.Um getrocknete, imprägnierte Membranen zur Analyse vorzubereiten, nehmen Sie die Membran aus dem Wasserbad und lassen Sie sie 24 Stunden lang unter Umgebungsbedingungen trocknen. Anschließend trocknen Sie die Membran über Nacht bei 80 Grad Celsius im Vakuumofen unter Vakuum. Um die Kontaktwinkel mit der hängenden Tropfen-Methode zu messen, schneiden Sie zunächst einen rechteckigen Streifen der Membranprobe ab.Tränken Sie diesen Streifen 10 Minuten lang mit entionisiertem Wasser und trocknen Sie ihn anschließend fünf Minuten lang. Legen Sie die getrocknete Probe auf den Probenträger.Dann tauchen Sie den Probenträger in eine transparente Umweltkammer, die entionisiertes Wasser enthält. Im nächsten Schritt ist es entscheidend, langsam vorzugehen und n-Decan-Tropfen auf die Membranen aufzutragen. Tragen Sie mit einer Mikroliterspritze und einer Nadel aus rostfreiem Stahl n-Decan-Tropfen auf die Membranprobe auf.Lassen Sie die Vorrichtung zwei Minuten lang ungestört, um die Stabilisierung der Tropfen sicherzustellen. Verwenden Sie anschließend geeignete Bildanalyse-Software, um den Kontaktwinkel der Proben durch Messung der Winkel der aufgebrachten Tropfen auf der Membranoberfläche zu bestimmen. Um die Wasserpermeabilität mithilfe eines Dead-End-Filtrationssystems zu charakterisieren, schneiden Sie zunächst Proben von freistehenden Folien und imprägnierten Membranen mit einer hammerbetriebenen Lochstanze passenden Durchmessers aus.Platzieren Sie eine vorbereitete Probe auf der porösen Unterlage innerhalb einer Totvolumen-Filtrationszelle. Anschließend setzen Sie den O-Ring auf die Probe. Schrauben Sie die beiden Hälften der Permeationszelle miteinander zusammen.Fügen Sie anschließend etwa 50 Milliliter entionisiertes Wasser in die Permeationszelle hinzu. Schrauben Sie die Kappe fest und stellen Sie die Permeationszelle auf einen magnetischen Rührer. Stellen Sie die Rührgeschwindigkeit auf einen Wert zwischen 300 und 900 U/min ein.Danach stellen Sie einen abgedeckten Becher zur Sammlung des Permeats auf eine Waage und taren die Waage. Öffnen Sie das Ventil an der Gasflasche. Drehen Sie das Druckregelventil im Uhrzeigersinn, bis der gewünschte Druck erreicht ist.Öffnen Sie abschließend das Entlastungsventil, um den Druck auf die Permeationszelle zu übertragen. Überwachen und notieren Sie das Gewicht des Bechers über die Zeit. Hier sind Fotos der freistehenden Folie, des porösen Trägers und der imprägnierten Membranen zu sehen.Es ist ein Hinweis darauf, dass sich das Material von undurchsichtig auf transparent verändert, nachdem der poröse Träger mit dem Hydrogel gefüllt wurde. Die Infrarotspektren zeigen eine nahezu vollständige Umsetzung der Acrylatgruppen in den Hydrogelen, da charakteristische Peaks der Acrylate in den Spektren fehlen.Die Glasübergangstemperatur von Hydrogelen wird mittels dynamischer Differenzkalorimetrie bestimmt, wie hier gezeigt. Kleinere Kontaktwinkel in den freistehenden Filmen und imprägnierten Membranen weisen auf eine höhere Hydrophilie im Vergleich zum porösen Trägermaterial hin. Nach dem Anschauen dieses Videos sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie man hydrogelbasierte Materialien repariert und ihre Eigenschaften charakterisiert.Diese Arbeit beschreibt ein schnelleres Verfahren zur Herstellung hydrogelbasierter Materialien mittels Photopolymerisation sowie deren Charakterisierung für die Wasseraufreinigung. Die Methode und das Material können auch zur Reparatur von Membranen für Gasprozesse wie der CO2-Abscheidung verwendet werden. Es sollte nicht vergessen werden, dass das Arbeiten mit Chemikalien und UV-Strahlung äußerst gefährlich sein kann, und Vorsichtsmaßnahmen wie die Verwendung persönlicher Schutzausrüstung sollten stets während der Durchführung dieses Verfahrens getroffen werden.

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Research

Forschung

JoVE Journal

Bioengineering

Biotechnik

Wir stellen die Synthese eines Split-Intein-vermittelten Protein-Hydrogel. Die Bausteine ​​dieser Hydrogel zwei Copolymeren, die jeweils eine Protein-Untereinheit eines trimeren Protein, das als Vernetzer und eine Hälfte eines getrennten Inteins dient enthält. Das Mischen der beiden Protein-Copolymere löst eine Intein Transspleißreaktion, wodurch ein Polypeptid Einheit, die Selbstorganisation zu einem Hydrogel. Dieses Hydrogel ist stark pH-und temperaturstabil mit organischen Lösungsmitteln...

Synthese einer Intein-vermittelten Protein-Hydrogel Künstliche

Ein Plasma-induzierte Polymerisation Verfahren für die oberflächeninitiierte Polymerisation zu Polymermembranen beschrieben. Weitere postmodification des gepfropften Polymers mit photochromen Substanzen mit einem Protokoll zur Durchführung von Durchlässigkeitsmessungen auf Licht ansprechende Membranen vorgestellt.

Herstellung der lichtreaktions Membranen durch eine Kombinierte Oberflächen-Pfropfen und Postmodification Prozess

Zwei- und dreidimensionale superhydrophobe Polymermaterialien werden durch Elektrospinnen oder Elektrospritzen biologisch abbaubarer Polymere hergestellt, die mit einem Polymer mit niedrigerer Oberflächenenergie ähnlicher Zusammensetzung gemischt werden.

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Konstruktion und Herstellung eines dreidimensional (3-D) gedruckt mikrofluidischen Querstromfiltrationssystem wird demonstriert. Das System wird verwendet, Leistung zu testen und Verschmutzung der Ultrafiltration und Nanofiltration (thin film composite) Membranen beobachten.

Dreidimensional gedruckt Mikrofluidik-Cross-Flow-System für Ultrafiltration / Nanofiltrationsmembran Performance Testing

Protokolle werden für die Herstellung von abbaubaren Thermoresponsive Hydrogele basierend auf Hydrazone Vernetzung von Polymeren Oligomere auf der Schüttgut-Skala, Microscale, und nanoskaligen, letztere für die Zubereitung von Gel-Nanopartikeln und Nanofasern beschrieben.

Herstellung von abbaubaren Thermoresponsive Hydrogele auf mehreren Längenskalen über reaktive Extrusion, Mikrofluidik, Selbstmontage und Elektrospinnen

Eine einfache, reproduzierbare und vielseitigen Ansatz für die Synthese von verwachsenen, polykristallinen Metall-organischen Rahmen Membranen auf eine Vielzahl von unveränderten porösen und nicht porösen unterstützt wird vorgestellt.

Elektrophoretische Kristallisation von ultradünnen Hochleistungs-Metall-organischen Rahmen Membranen

Hier wird ein schrittweises Protokoll zur Realisierung von Gas-Entrapping-Membranen (GEMs) von SiO2/Si-Wafern mit integrierter Schaltungs-Mikrofabricationstechnologie vorgestellt. Wenn Kieselsäure-GEMs in Wasser getaucht werden, wird das Eindringen von Wasser trotz der wasserliebenden Zusammensetzung von Kieselsäure verhindert.

Proof-of-Concept für Gas-Entrapping Membranen abgeleitet von wasserliebenden SiO2/Si/SiO2 Wafern für grüne Entsalzung

Wir berichten über ein Protokoll zur Herstellung einer Hybrid-Lipidmembran an der Wasser-Luft-Schnittstelle, indem wir die Lipid-Doppelschicht mit Kupfer (II) 2,9,16,23-tetra-tert-butyl-29H,31H-Phthalocyanin (CuPc) Molekülen dopen. Die resultierende Hybrid-Lipidmembran hat eine Lipid/CuPc/Lipid-Sandwichstruktur. Dieses Protokoll kann auch auf die Bildung anderer funktioneller Nanomaterialien angewendet werden.

Selbstmontage von Hybrid-Lipidmembranen, dotiert mit hydrophoben organischen Molekülen an der Wasser-Luft-Schnittstelle

Die Verwendung von photoabbaubaren Hydrogelen zur Isolierung von Bakterienzellen unter Verwendung eines hochauflösenden Lichtmusterwerkzeugs wird berichtet. Wesentliche experimentelle Verfahren, Ergebnisse und Vorteile des Verfahrens werden überprüft. Die Methode ermöglicht eine schnelle und kostengünstige Isolierung von Zielbakterien mit seltenen oder einzigartigen Funktionen aus heterogenen Gemeinschaften oder Populationen.

Photodegradierbare Hydrogel-Grenzflächen für Bakterienscreening, -selektion und -isolierung

In dieser Arbeit stellen wir zwei Protokolle zur Einbettung zellfreier Proteinsynthesereaktionen in makroskalige Hydrogelmatrices vor, ohne dass eine externe Flüssigphase erforderlich ist.

Methoden zur Einbettung zellfreier Proteinsynthesereaktionen in makroskalige Hydrogele

Erfahren Sie die Herstellung und Charakterisierung von freitragenden Zwitterionen-Hydrogelfilmen und imprägnierten Membranen für die Wasserreinigung. Diese einfache, schnelle Methode lässt sich industriell skalieren.

Synthese von Hydrogelen mit Antifouling-Eigenschaften als Membranen für die Wasserreinigung

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