Method Article

סינתזה של הידרוג עם מאפייני Antifouling ופלטות לטיהור מים

DOI:

10.3791/55426

⸱

April 7th, 2017

 ,  , 
1Department of Chemical and Biological Engineering, University at Buffalo, The State University of New York at Buffalo

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

מאמר זה מדווח על שיטות מעשיות להכנת הידרוג'לים בסרטים עצמאיים ובממברנות ספוגות ולאפיון תכונותיהם הפיזיקליות, כולל תכונות הובלת מים.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

הידרוג כבר נוצל נרחב כדי לשפר את פני השטח hydrophilicity של ממברנות לטיהור מים, הגדלה תכונות antifouling ובכך להשיג חדירות מים יציבות דרך ממברנות לאורך זמן. כאן, אנו מדווחים על שיטה קלילה להכין הידרוג'ל בוסס על zwitterions עבור יישומים הממברנה. ניתן להכין סרטים וטוסטר מן methacrylate sulfobetaine (SBMA) עם crosslinker של פולי (אתילן גליקול) diacrylate (PEGDA) באמצעות photopolymerization. הידרוג יכול גם להיות מוכן על ידי הספגה לתוך תומך נקבובי הידרופובי כדי לשפר את החוזק המכאני. סרטים אלה יכולים להיות מאופיינים פורים השתקפות מוחלטת מוחלשת להפוך ספקטרוסקופיה אינפרא אדום (ATR-FTIR) כדי לקבוע את מידת ההמרה של קבוצות acrylate (ספיד), באמצעות מד-זווית עבור סריקת calorimetry hydrophilicity ו דיפרנציאלי (DSC) עבור דינמיקת שרשרת פולימר. בנוסף, אנו מדווחים פרוטוקולים כדי לקבוע את חדירות מי סינון מוצאמערכות tion והשפעת foulants (אלבומין בסרום שור, BSA) על ביצועי הממברנה.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

יש צורך גדול כדי לפתח טכנולוגיות יעילות עלות אנרגיה נמוכה כדי לייצר מים נקיים כדי לענות על הדרישה הגוברת. ממברנות פולימריות צמחו כטכנולוגיה המובילה לטיהור מים בשל היתרונות שלהם הטבועה, כגון יעילות אנרגיה גבוהה שלהם, בעלות נמוכה, ופשטות תפעול 1. ממברנות לאפשר מים טהורים לחלחל דרך ולדחות את המזהמים. עם זאת, ממברנות קרובות חשופות עכירות ידי מזהמים במים להאכיל, אשר ניתן שנספחו על גבי משטח הממברנה מן האינטראקציות שלהם הנוחות 2, 3. עכירות יכולה להקטין באופן דרמטי שטף מים דרך ממברנות, הגדלת שטח הממברנה הנדרש ועלות טיהור מים.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. הכנת פתרונות prepolymer

  1. הכנה באמצעות מים כממיס
    1. להוסיף 10.00 גרם של deionized (DI) מים בבקבוק זכוכית עם בר ומערבבים מגנטי.
    2. מדוד 2.00 גרם של SBMA ולהעביר אותו אל בקבוק זכוכית המכיל את המים. מערבבים את הפתרון עבור 30 דקות, עד SBMA נמס לגמרי.
    3. בשנת בקבוק נפרד, להוסיף 20.00 גרם של PEGDA (M N = 700 גר '/ mol).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

סרטים וטוסטר מוכנים עם פתרונות prepolymer המפורטים צעדים 1.1 ו 1.2 מכונים S50 ו- S30, בהתאמה. מידע מפורט מוצג בטבלה 1. פתרון prepolymer שצוין בשלב 1.2 שמש גם לפברק ממברנות ספוגות, אשר מסומנות כמו IMS30. כיוון שהתמיכה הנקבובית עשויה פוליאתילן הידרופובי, רק פתרון prepolymer המכיל אתנול ניתן ספוג בתומך ויוצר סרטים שקופים, כפי שמוצג באיור 1 4. <.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

הוכחנו שיטה קלילה להכין סרטים בודדים וממברנות ספוגות המבוססות על הידרוג'ל zwitterionic. היעלמותם של שלוש (ספיד) פסגות מאפיין acrylate (כלומר, 810, 1190, ו 1410 סנטימטר -1) בספקטרום האינפרא האדום של סרטי הפולימר מתקבל ועבר קרום (איור 2) מציין את ההמרה הטובה של מונומרים crosslinker 4, 19, 21. בנוסף, המראה של 3 SO - שיא הרטט בספק.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

המחברים מצהירים שאין להם אינטרסים פיננסיים מתחרים.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

אנו אסירי תודה על התמיכה הכספית בעבודה זו על ידי מרכז המו"פ הקוריאני ללכידת פחמן וקיבועו (KCRC).

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
פולי(אתילן גליקול) דיאקרילט                                  Mn = 700 (PEGDA)Sigma Aldrich455008
1-Hydroxycyclohexyl phenyl ketone, 99% (HCPK)Sigma Aldrich405612
[2-(Methacrloyloxy)ethyl dimethyl-(3-sulfopropyl) אמוניום הידרוקסיד, 97%Sigma Aldrich537284רעיל במיוחד
, 95%Koptec, VWR InternationalV1101דקאן דליק
, נטול מים, 99%Sigma Aldrich457116
Solupor MembraneLydall7PO7D
מיקרומטר Starrett2900-6
ATR-FTIRקודקוד 70
DSC: TA Q2000TA Instruments
Rame'-hart גוניומטר: דגם 190Rame'-hart Instruments
קרוסלינקר אולטרה סגול: CX-2000מוצריםקרינת UV 
תא חלחול: דגם UHP-43Advantec MFS
מים נטולי יונים: Milli-Q מיםEMD Millipore
אתנול אולטרה סגול

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  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.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Hydrogel SynthesisZwitterionic HydrogelsPhotopolymerizationMembrane Water PurificationATR FTIR AnalysisContact Angle MeasurementWater Permeability TestingDifferential Scanning CalorimetryDead End FiltrationFreestanding Films

Related Articles