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Article de méthode

Synthèse des hydrogels avec des propriétés antisalissure Membranes pour la purification de l'eau

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DOI :

10.3791/55426

7 avril 2017

Dans cet article

Résumé

Cet article présente des méthodes pratiques pour préparer des hydrogels dans des films autoportants et des membranes imprégnées et pour caractériser leurs propriétés physiques, y compris les propriétés de transport de l’eau.

Résumé

Hydrogels ont été largement utilisés pour améliorer le caractère hydrophile de la surface des membranes pour la purification de l'eau, ce qui augmente les propriétés antisalissure et réalisant ainsi la perméabilité à l'eau stable à travers des membranes au fil du temps. Nous rapportons ici une méthode facile pour préparer des hydrogels à base de zwitterions pour les applications de la membrane. films autoportants peuvent être préparés à partir de méthacrylate de sulfobétaïne (SBMA) avec un agent de réticulation de poly (éthylène glycol) diacrylate (PEGDA) via photopolymérisation. Les hydrogels peuvent également être préparés par imprégnation dans des supports hydrophobes poreux pour améliorer la résistance mécanique. Ces films peuvent être caractérisés par Fourier de réflexion totale atténuée spectroscopie infrarouge à transformée (ATR-FTIR) pour déterminer le degré de conversion des groupes (méth) acrylate, en utilisant des goniomètres pour l'analyse calorimétrique hydrophilie et différentiel (DSC) pour la dynamique de la chaîne polymère. Nous présentons également des protocoles pour déterminer la perméabilité à l'eau dans filtra impassesystèmes et l'effet tion de antisalissures (albumine de sérum bovin, BSA) sur les performances de la membrane.

Introduction

Il y a un grand besoin de développer des technologies efficaces à faible coût et de l'énergie pour produire de l'eau propre afin de répondre à la demande croissante. Membranes polymères ont émergé comme une technologie de pointe pour la purification de l' eau en raison de leurs avantages inhérents, tels que leur haute efficacité énergétique, à faible coût, et la simplicité dans le fonctionnement 1. Les membranes permettent à l'eau pure pour passer à travers et de rejeter les contaminants. Cependant, les membranes sont souvent soumises à un encrassement par les contaminants présents dans l'eau d'alimentation, qui peuvent....

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Protocole

1. Préparation des solutions prépolymères

  1. Préparation en utilisant l' eau comme solvant
    1. Ajouter 10,00 g d'eau désionisée (DI) à une bouteille en verre avec une barre d'agitation magnétique.
    2. Mesurer 2,00 g de SBMA et de le transférer à la bouteille en verre contenant l'eau. On agite la solution pendant 30 min, jusqu'à ce que le SBMA soit complètement dissous.
    3. Dans un flacon séparé, ajouter 20,00 g de PEGDA (M n = 700 g / mol).
    4. Ajouter 20,0 mg de 1-hydroxycyclohexylphénylcétone (de HCPK), un photo-initiateur, à la solution PEGDA. Laissez l....

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Résultats

Films autoportants préparés avec les solutions de prépolymère spécifiées dans les étapes 1.1 et 1.2 sont considérés comme des S50 et S30, respectivement. Des informations détaillées sont présentées dans le tableau 1. La solution de prépolymère spécifié à l' étape 1.2 a également été utilisé pour fabriquer des membranes imprégnées, qui sont désignés comme IMS30. Du fait que le support poreux est constitué de polyéthyl.......

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Discussion

Nous avons fait preuve d'une méthode facile pour préparer des films éléctriques et membranes imprégnées sur la base hydrogels zwitterioniques. La disparition de trois (méth) des pics caractéristiques acrylate ( par exemple, 810, 1190 et 1410 cm -1) dans le spectre IR des films de polymère obtenues et de la membrane imprégnée (Figure 2) indique la bonne conversion des monomères et agent de réticulation 4, 19,

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Déclarations de divulgation

Les auteurs déclarent qu’ils n’ont pas d’intérêts financiers concurrents.

Remerciements

Nous remercions le Centre coréen de R&D sur la capture et la séquestration du carbone (KCRC) pour son soutien financier à ce travail.

....

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Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article
NomEntrepriseNuméro de catalogueCommentaires
Diacrylate de poly(éthylène glycol)  ;   ;   ;   ;   ;   ;   ;   ;   ;   ;   ;   ;   ;   ;   ;   ;   ; Mn = 700 (PEGDA)Sigma Aldrich455008
1-Hydroxycyclohexyl phénylcétone, 99 % (HCPK)Sigma Aldrich405612
[2-(Methacrloyloxy)ethyl dimethyl-(3-sulfopropyl) ammonium hydroxyde, 97Sigma Aldrich537284à toxicité aiguë
, 95Koptec, VWR InternationalV1101Décane-inflammable
, anhydre, 99 %Sigma Aldrich457116
Solupor MembraneLydall7PO7D
Micromètre  ;Starrett2900-6
ATR-FTIRVertex 70
DSC : TA Q2000TA Instruments
Goniomètre Rame'-hart : Modèle 190Rame'-hart Instruments
Réticulant ultraviolet : CX-2000Ultra-Violet ProductsRayonnement UV  ;
Cellule de perméation : Modèle UHP-43Advantec MFS
Désionisée Eau : Milli-Q EauEMD Millipore
 % éthanol  %

Références

  1. Qasim, M., Darwish, N. A., Sarp, S., Hilal, N. Water desalination by forward (direct) osmosis phenomenon: A comprehensive review. Desalination. , 47-69 (2015).
  2. Geise, G. M., et al. Water purification by membranes: The role of polymer science. J. Polym. Sci. Part B Polym. Phys. 48 (15), 1685-1718 (2010).
  3. Miller, D. J., Dreyer, D., Bielawski, C., Paul, D. R., Freeman, B. D.

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Réimpressions et autorisations

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