Method Article

Synthese van Hydrogels met Antifouling eigenschappen membranen voor waterzuivering

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

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

This paper reports practical methods to prepare hydrogels in freestanding films and impregnated membranes and to characterize their physical properties, including water transport properties.

Abstract

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

Hydrogels worden algemeen gebruikt om het oppervlak hydrofiele membranen voor waterzuivering versterken, waardoor de vervuiling tegengaande eigenschappen en aldus tot een stabiele water permeabiliteit door membranen in de tijd. Hier melden wij een gemakkelijke methode om hydrogels op basis van zwitterionen voor membraan aanvragen voor te bereiden. Vrijstaande films kunnen uit sulfobetaine methacrylaat (SBMA) met een verknopingsmiddel van poly (ethyleenglycol) diacrylaat (PEGDA) via fotopolymerisatie. De hydrogelen kunnen ook worden bereid door impregnatie in poreuze hydrofobe dragers om de mechanische sterkte te verbeteren. Deze films kunnen worden gekenmerkt door verzwakte totale reflectie Fourier transformatie infraroodspectroscopie (FTIR-ATR) om de mate van omzetting van de (meth) acrylaatgroepen vast te stellen volgens goniometers voor hydrofiliciteit en differentiële scanning calorimetrie (DSC) voor polymeerketen dynamiek. We melden ook protocollen bij de waterdoorlaatbaarheid in doodlopende Filtra bepalenlisatiesystemen en het effect van vervuilingen (runderserumalbumine, BSA) aan membraangedrag.

Introduction

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

Er is een grote behoefte om lage kosten en energie-efficiënte technologieën te ontwikkelen om schoon water te produceren om aan de toenemende vraag te voldoen. Polymeermembranen zijn een veelvoorkomende leidende technologie voor waterzuivering vanwege hun specifieke voordelen, zoals hun hoge energie-efficiëntie, lage kosten en eenvoud van bediening 1. Membranen laten zuiver water door permeaat en de verontreinigingen af ​​te wijzen. Echter zijn membranen vaak onderworpen aan vervuiling door verontreinigingen in het voedingswater, die kan worden geadsorbeerd aan het membraanoppervlak van hun gunstige wisselwerkingen 2,

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

Protocol

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

1. Voorbereiding van de prepolymeeroplossingen

  1. Bereiding onder toepassing van water als oplosmiddel
    1. Voeg 10,00 g gedeïoniseerd (DI) water in een glazen fles met een magnetische roerstaaf.
    2. Meet 2,00 g SBMA en overbrengen naar de glazen flacon met het water. Roer de oplossing gedurende 30 min, totdat het SBMA volledig is opgelost.
    3. In een afzonderlijke kolf, voeg 20,00 g PEGDA (Mn = 700 g / mol).
    4. Voeg 20,0 mg 1-hydroxycyclohexylfenylketon (HCPK), een foto-initiator aan de oplossing PEGDA. Laat de oplossing roer gedurende ten minste 30 min.
    5. Gebruik een wegwerpbare pipet 8,00 g PEGDA-H....

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

Results

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

Vrijstaande films vervaardigd met de prepolymeeroplossingen aangegeven in de stappen 1.1 en 1.2 worden aangeduid als S50 en S30 resp. Gedetailleerde informatie wordt getoond in tabel 1. De prepolymeeroplossing uit stap 1.2 werd ook gebruikt om geïmpregneerde membranen die worden aangeduid als IMS30 fabriceren. Omdat de poreuze drager gemaakt van hydrofoob polyethyleen, kan alleen de prepolymeeroplossing met ethanol worde.......

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

Discussion

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

We hebben gedemonstreerd een gemakkelijke methode om vrijstaande films en geïmpregneerde membranen gebaseerd op tweezijdig hydrogels te bereiden. De verdwijning van drie (meth) acrylaat kenmerkende pieken (dat wil zeggen, 810, 1190 en 1410 cm -1) in het IR-spectrum van het verkregen polymeer films geïmpregneerde membraan (Figuur 2) toont de goede omzetting van de monomeren en verknopingsmiddel 4, 19,

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

Disclosures

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

The authors declare that they have no competing financial interests.

Acknowledgements

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

We gratefully acknowledge the financial support of this work by the Korean Carbon Capture and Sequestration R&D Center (KCRC).

....

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

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Poly(ethylene glycol) diacrylate                  Mn = 700 (PEGDA)Sigma Aldrich455008
1-Hydroxycyclohexyl phenyl ketone, 99% (HCPK)Sigma Aldrich405612
[2-(Methacrloyloxy)ethyl dimethyl-(3-sulfopropyl) ammonium hydroxide, 97%Sigma Aldrich537284Acutely Toxic
Ethanol, 95%Koptec, VWR InternationalV1101Flamable
Decane, anhydrous, 99%Sigma Aldrich457116
Solupor MembraneLydall7PO7D
Micrometer Starrett2900-6
ATR-FTIRVertex 70
DSC: TA Q2000TA Instruments
Rame’-hart Goniometer: Model 190Rame’-hart Instruments
Ultraviolet Crosslinker: CX-2000Ultra-Violet ProductsUV radiation 
Permeation Cell: Model UHP-43Advantec MFS
Deionized Water: Milli-Q WaterEMD Millipore

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