Name: Su Arıtma Membranlar olarak Zehirli Özelliklere Sahip Hidrojeller Sentezi (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-04-07T14:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 32 s
Description: Öğrenin zwitterionic hidrojellerden serbest duran filmler ve emdirilmiş membranlar hazırlama ve karakterizasyon yöntemlerini. Bu teknik su arıtma için endüstriyel ölçeklendirmeye uygundur.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Kore Karbon Yakalama ve Ayırma Ar-Ge Merkezi (KCRC) tarafından bu çalışmanın finansal desteğini minnetle kabul ediyoruz.

Premolimer Çözümleri hazırlanması 1. <ol><li> Hazırlanması Bir çözücü olarak su kullanılarak <ol><li> Manyetik bir karıştırma çubuğuna sahip olan bir cam şişeye deiyonize (Di) su 10.00 g ekleyin. </li><li> SBMA 2.00 g ölçün ve su ihtiva eden bir cam şişeye aktarın. SBMA tamamen eriyene kadar 30 dakika boyunca çözelti karıştırılır. </li><li> Ayrı bir şişede, PEGDA 20.00 g (Mn = 700 g / mol) ilave edin. </li><li> PEGDA çözeltisine, 1-hidroksisiklohekzil fenil keton (HCPK), bir foto-başlatıcı 20.0 mg ekleyin. en az 30 dakika süre ile çözelti karışmaya bırakıldı. </li><li> tek kullanımlık bir pipet kullanarak, SBMA sulu çözeltiye PEGDA-HCPK çözeltisi 8.00 g transfer. Çözelti homojen olana kadar sürekli karıştırın. </li></ol></li><li> Hazırlama çözücü olarak su / etanol karışımları kullanılarak <ol><li> DI su ve 6.00 gr ve bir manyetik karıştırma çubuğu ile bir amber glass şişeye etanol 4.00 g ekleyin.iyice karışmaya bırakıldı çözüm karıştırınız. </li><li> su / etanol karışımına SBMA 2.00 g ekleyin. çözeltisini karıştırın ve SBMA tamamen erimesi için bekleyin. </li><li> SBMA karışıma PEGDA-HCPK çözeltisi 8.00 g aktarmak için bir pipet kullanın. iyice çözüm karıştırmak için karıştırınız. </li></ol></li></ol> Müstakil Films 2. Hazırlık <ol><li> Temiz bir kuvars diskte bilinen kalınlıklarda iki pulları yerlerine yerleştirin; ara parçalarının kalınlığı elde edilen polimer filmlerinin 19 kalınlığını kontrol eder. </li><li> tek kullanımlık bir pipet kullanılarak kuvars diske ön polimer çözeltisi, küçük bir miktar (~ 1.0 mL) aktarın. </li><li> sıvının üstünde başka kuvars diskini yerleştirin ve sıvı filmde hava kabarcığı olmadığından emin olun. </li><li> Bir ultraviyole (UV) çapraz bağlayıcı olarak örnek yerleştirin ve 254 nm 19 bir dalga boyuna sahip kızıl ötesi ışık ile 5 dakika boyunca ışın tedavisi. NOT: Alternatif ışınlama süresis ve dalga boyları da foto-deklanşör tipine bağlı olarak kullanılabilir. </li><li> keskin bir bıçak kullanılarak kuvars disklerinden polimer film ayırın. Bir DI su banyosuna filmi aktarmak için cımbız kullanın. filmden çözgen, reaksiyona girmemiş monomer / çapraz bağlayıcı, ve sol kaldırmak için ilk 24 saat boyunca, iki kez su değiştirin. NOT: varsa polimer film, gözenek yapısının korunması için DI su tutulmalıdır. </li><li> ATR-FTIR ve DSC analizi için kurutuldu filmler hazırlayın. <ol><li> su banyosundan filmi çıkarın ve 24 saat havada kurumaya bırakın. </li><li> vakum altında bir gece boyunca kurumaya 80 ° C&#39;de vakumlu bir fırın içerisinde filmin yerleştirin. </li></ol></li></ol> Emprenye Membranların 3. hazırlanması <ol><li> Bir kuvars disk üzerine gözenekli bir destek levha yerleştirin. </li><li> Bir köpük fırça, kaplama, su / etanol karışımı 4 göre ön-polimer çözeltisi ile iki kez desteğin her yan kullanılması. NOT: yana to destek hidrofobiktir, etanol ihtiva eden ön-polimer solüsyonu kolayca destek ıslatabilir. </li><li> desteğin üstünde başka kuvars diskini yerleştirin. </li><li> UV çapraz bağlayıcı olarak örnek yerleştirin ve 254 nm&#39;lik bir dalga boyuna sahip kızıl ötesi ışık ile 5 dakika boyunca ışın tedavisi. </li><li> kuvars disklerinden emprenye zar kaldırmak için 5 dakika boyunca iyonu giderilmiş su banyosunda bütün montaj batırmak ve dikkatli bir şekilde bir keskin bıçak ve cımbız kullanarak membran kaldırmak. </li><li> DI su içinde membranın tutun. çözücü, reaksiyona girmemiş monomer / çapraz bağlayıcı, ve membran sol temizlemek için iki kez su değiştirin. </li><li> ATR-FTIR ve DSC analizi için kurutuldu, emprenye edilmiş membranlar hazırlayın. <ol><li> su banyosundan membran çıkarın. Membran, 24 saat boyunca çevre şartlarında kurumaya bırakın. </li><li> fırında gece boyunca, vakum altında 80 ° C&#39;de bir vakum içerisinde membran kurutun. </li></ol></li></ol> Müstakil Film ve Emprenye Me 4. Karakterizasyonumbranes <ol><li> ATR-FTIR analizi <ol><li> FTIR analizi için, aşama 1.1&#39;de belirtildiği gibi, ön-polimer çözeltisinin bir örneği hazırlayın. </li><li> numuneyi taramadan önce bir arka plan taraması gerçekleştirin. 600 cm-1 ila 4500 cm arası bir dalga sayısında ayarlama -1 ölçü 4-cm-1 çözünürlükte. </li><li> analiz için FTIR makinesinde örnek yerleştirin. </li><li> numuneyi çıkarın. kristal ve uygun bir çözücü ile ucu temizleyin. </li><li> gözenekli destek, ön-polimer çözeltisi, sinema ayaklı kurutuldu ve kurutulmuştur emprenye zarlar: Aşağıdaki örnekler için 4.1.4 - Tekrar 4.1.1 adımları tekrarlayın. </li></ol></li><li> Diferansiyel tarama kalorimetrisi (DSC) <ol><li> bir tartım dengede bir DSC tava ve kapak yerleştirin ve ağırlığı kaydedin. </li><li> tava içinde numune (5-10 mg), küçük bir miktar yerleştirin ve kapağı kapatın. </li><li> Numune içeren tava tartın. o arasındaki ağırlık farkı kaynaktanccupied tava ve kapak ve işgal edilmemiş tava ve kapak, örneğin ağırlığı. </li><li> bir pres ile, hermetik kazan içini numuneyi mühürlemek. </li><li> atıl referans bulunduğu DSC hücresine içine kapatılır tava koyun. </li><li> boş tava ve kapak ve programa numunenin ağırlığının ağırlığını girin. </li><li> 10 ° C / dk&#39;lık bir ısıtma hızında 160 ° C -80 ° C ila DSC ile tarama. </li><li> Üreticinin protokolü kullanılarak DSC analizi gerçekleştirin. </li><li> Yukarıda belirtilmiş olan aşamaların, aşağıdaki farklı numuneler için DSC deneyleri tekrarlayın. </li></ol></li><li> Bir asılı damla yöntemiyle temas açıları ölçümü <ol><li> Membran numunesi (6 mm ve yaklaşık 30 mm) bir dikdörtgen şerit kesin. </li><li> 10 dakika için deiyonize suda, bu şerit ıslatın ve daha sonra 5 dakika süre ile kurutulur. </li><li> numune tutucu üzerinde kurutulur örnek yerleştirin. </li><li> şeffaf örnek tutucu Batmakdistile su 20 içeren bir ortam odası. </li><li> Paslanmaz çelik bir iğne ile bir mikrolitre şırıngası kullanılarak, zar numunesi üzerine N -dekan (yaklaşık 1 uL) damla akıtın. </li><li> damlacıklarının stabilizasyonu sağlamak için 2 dakika boyunca rahatsız edilmeden kurulum bırakın. </li><li> zar yüzeyi üzerinde, dağıtılan damlacıklardan oluşan açıları ölçülerek numunelerin temas açısının belirlenmesi için uygun bir görüntü analizi yazılımını kullanarak. </li><li> Çeşitli damlacıklar için elde temas açısı değerlerinin ortalamasını alın. </li></ol></li><li> Su geçirgenliği Karakterizasyonu ölü uçlu filtre etme sistemi kullanılarak <ol><li> ayaklı filmler ve emprenye membranların kupon kesmek için uygun bir çapa sahip olan bir çekiç tahrikli delgi kullanarak. </li><li> ölü uçlu filtre hücre içinde, gözenekli bir destek üzerinde elde kupon yerleştirin. </li><li> Örneğin üstüne bir O-halkası yerleştirin. iki yarısını Vidanüfuz edici hücrenin birlikte. </li><li> nüfuz edici hücrenin tam DI suyun yaklaşık 50 mL ekleyin. kapağın vidalanması ve bir manyetik karıştırıcı üzerine nüfuz hücre yerleştirin. 300 ve 900 rpm arasında karıştırma hızını ayarlayın. </li><li> geçirilen maddeler su toplamak için bir denge üzerinde kapalı behere koyun. dengesini daralayın. </li><li> Gaz silindirindeki vanasını açın. İstenen basıncı (ayaklı filmler için 45 psig ve emprenye membranlar için 35 psig) ulaşana kadar basınç ayar valfı sola doğru çevirin. </li><li> nüfuz hücreye basıncını sağlamak için serbest bırakma vanasını açın. </li><li> Monitör ve zaman beher ağırlığını kaydedin. </li><li> , 21, 4, aşağıda gösterilen çözelti-difüzyon modeli ile su manyetik iletkenlik (bir ağırlık) ve geçirgenliği (P w) hesaplayın <img alt="Denklem" src="/files/ftp_upload/55426/55426eq1.jpg" /> burada A ağırlık thsu yoğunluğu (g / L), w, bir membran olarak etkili alanı (m ρ e su manyetik iletkenlik (L / m2 HBar veya LMH / bar) P ağ, su geçirgenliği (LMH cm / bar) 2), Amc bir süre At (saat boyunca su süzüntüsü (g)) kütlesinde bir değişiklik, Aps) membran (bar basınç farkı ve l şişmiş filmin (cm) kalınlığındadır. </li><li> Membranların kirlilik önleyici özelliklere ve hata oranlarını değerlendirmek için, pH = 7.4 olan bir fosfat tamponlu tuzlu su (PBS) çözeltisi içinde, 0.5 g / L BSA ihtiva eden bir BSA solüsyonu kullanın. </li><li> BSA varlığında su akışının belirlenmesi için 4.4.10 - Tekrar 4.4.5 adımları tekrarlayın. Aşağıdaki denklemle 22 ile BSA ret oranını hesaplayın <img alt="Denklem" src="/files/ftp_upload/55426/55426eq2.jpg" /> burada R, BSA zar (%) BSA reddetme oranı olan,CP permeat (g / L) &#39;de BSA konsantrasyonudur, ve Cı-F besleme (g / L) içinde BSA konsantrasyonu; BSA konsantrasyonu UV spektroskopi ile tespit edilebilir. </li></ol></li></ol>

<ol><li>Qasim, M., Darwish, N. A., Sarp, S., Hilal, N. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0011916415300242">Water desalination by forward (direct) osmosis phenomenon: A comprehensive review.</a> Desalination. , 47-69 (2015).</li>
<li>Geise, G. M., et al. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/polb.22037/full">Water purification by membranes: The role of polymer science.</a> J. Polym. Sci. Part B Polym. Phys. 48 (15), 1685-1718 (2010).</li>
<li>Miller, D. J., Dreyer, D., Bielawski, C., Paul, D. R., Freeman, B. D. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201601509/full">Surface modification of water purification membranes: A review.</a> Angew Chem Int Ed Engl. , (2016).</li>
<li>Zhao, S. Z., Huang, K. P., Lin, H. Q. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.iecr.5b03241">Impregnated Membranes for Water Purification Using Forward Osmosis.</a> Ind. Eng. Chem. Res. 54 (49), 12354-12366 (2015).</li>
<li>Ostuni, E., Chapman, R. G., Holmlin, R. E., Takayama, S., Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/la010384m">A survey of structure-property relationships of surfaces that resist the adsorption of protein.</a> Langmuir. 17 (18), 5605-5620 (2001).</li>
<li>Jiang, S., Cao, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultralow-fouling%2C+functionalizable%2C+and+hydrolyzable+zwitterionic+materials+and+their+derivatives+for+biological+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Mat%22%5BJournal%5D)">Ultralow-fouling, functionalizable, and hydrolyzable zwitterionic materials and their derivatives for biological applications.</a> Adv Mat. 22 (9), 920-932 (2010).</li>
<li>Shah, S., et al. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/polb.24096/abstract">Transport properties of small molecules in zwitterionic polymers.</a> J. Polym. Sci. Part B Polym. Phys. 54 (19), 1924-1934 (2016).</li>
<li>Shao, Q., Jiang, S. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Molecular+Understanding+and+Design+of+Zwitterionic+Materials%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Mat%22%5BJournal%5D)">Molecular Understanding and Design of Zwitterionic Materials.</a> Adv Mat. 27 (1), 15-26 (2015).</li>
<li>Zhang, Z., Chao, T., Chen, S., Jiang, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Superlow+Fouling+Sulfobetaine+and+Carboxybetaine+Polymers+on+Glass+Slides%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Superlow Fouling Sulfobetaine and Carboxybetaine Polymers on Glass Slides.</a> Langmuir. 22 (24), 10072-10077 (2006).</li>
<li>Chen, S., Li, L., Zhao, C., Zheng, J. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0032386110006968">Surface hydration: principles and applications toward low-fouling/nonfouling biomaterials.</a> Polymer. 51 (23), 5283-5293 (2010).</li>
<li>Bengani, P., Kou, Y. M., Asatekin, A. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0376738815300533">Zwitterionic copolymer self-assembly for fouling resistant, high flux membranes with size-based small molecule selectivity.</a> J Membr Sci. 493, 755-765 (2015).</li>
<li>Chiang, Y. C., Chang, Y., Chuang, C. J., Ruaan, R. C. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0376738811007678">A facile zwitterionization in the interfacial modification of low bio-fouling nanofiltration membranes.</a> J Membr Sci. 389, 76-82 (2012).</li>
<li>Mi, Y. F., Zhao, Q., Ji, Y. L., An, Q. F., Gao, C. J. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0376738815004111">A novel route for surface zwitterionic functionalization of polyamide nanofiltration membranes with improved performance.</a> J Membr Sci. 490, 311-320 (2015).</li>
<li>Shafi, H. Z., Khan, Z., Yang, R., Gleason, K. K. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0011916415000855">Surface modification of reverse osmosis membranes with zwitterionic coating for improved resistance to fouling.</a> Desalination. 362, 93-103 (2015).</li>
<li>Yang, R., Goktekin, E., Gleason, K. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Zwitterionic+Antifouling+Coatings+for+the+Purification+of+High-Salinity+Shale+Gas+Produced+Water%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Zwitterionic Antifouling Coatings for the Purification of High-Salinity Shale Gas Produced Water.</a> Langmuir. 31 (43), 11895-11903 (2015).</li>
<li>Yang, R., Jang, H., Stocker, R., Gleason, K. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synergistic+Prevention+of+Biofouling+in+Seawater+Desalination+by+Zwitterionic+Surfaces+and+Low-Level+Chlorination%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Mat%22%5BJournal%5D)">Synergistic Prevention of Biofouling in Seawater Desalination by Zwitterionic Surfaces and Low-Level Chlorination.</a> Adv Mat. 26 (11), 1711-1718 (2014).</li>
<li>Azari, S., Zou, L. D. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0376738812000701">Using zwitterionic amino acid L-DOPA to modify the surface of thin film composite polyamide reverse osmosis membranes to increase their fouling resistance.</a> J Membr Sci. 401, 68-75 (2012).</li>
<li>Chang, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Underwater+Superoleophobic+Surfaces+Prepared+from+Polymer+Zwitterion%2FDopamine+Composite+Coatings%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Mater+Inter%22%5BJournal%5D)">Underwater Superoleophobic Surfaces Prepared from Polymer Zwitterion/Dopamine Composite Coatings.</a> Adv Mater Inter. , (2016).</li>
<li>Lin, H., Kai, T., Freeman, B. D., Kalakkunnath, S., Kalika, D. S. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ma0510136">The Effect of Cross-Linking on Gas Permeability in Cross-Linked Poly(Ethylene Glycol Diacrylate).</a> Macromolecules. 38 (20), 8381-8393 (2005).</li>
<li>Sagle, A. C., Ju, H., Freeman, B. D., Sharma, M. M. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0032386108010884">PEG-based hydrogel membrane coatings.</a> Polymer. 50 (3), 756-766 (2009).</li>
<li>Wu, Y. -H., Park, H. B., Kai, T., Freeman, B. D., Kalika, D. S. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0376738809007674">Water uptake, transport and structure characterization in poly(ethylene glycol) diacrylate hydrogels.</a> J Membr Sci. 347 (1-2), 197-208 (2010).</li>
<li>Rahimpour, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0011916411009271">Novel functionalized carbon nanotubes for improving the surface properties and performance of polyethersulfone (PES) membrane.</a> Desalination. 286, 99-107 (2012).</li>
<li>Gulmine, J. V., Janissek, P. R., Heise, H. M., Akcelrud, L. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0142941801001246">Polyethylene characterization by FTIR.</a> Polym Testing. 21 (5), 557-563 (2002).</li>
<li>Araújo, J. R., Waldman, W. R., De Paoli, M. A. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0141391008002516">Thermal properties of high density polyethylene composites with natural fibres: Coupling agent effect.</a> Polym. Degrad. Stab. 93 (10), 1770-1775 (2008).</li>
<li>McCloskey, B. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0032386110004106">Influence of polydopamine deposition conditions on pure water flux and foulant adhesion resistance of reverse osmosis, ultrafiltration, and microfiltration membranes.</a> Polymer. 51 (15), 3472-3485 (2010).</li>
</ol>

Yazarlar, rekabet eden hiçbir finansal çıkarları olmadığını beyan ederler.

Bu ocaklar filmler ve zitteriyonik hidrojeller göre emprenye membranların hazırlanmasında kolay bir yöntem gösterilmiştir. Üç (met) akrilat karakteristik tepe noktalarının ortadan kaybolması (yani, 810, 1,190 ve 1,410 cm-1) elde edilen polimer filmlerin İR spektrumları ve membran (Şekil 2) monomer ve çapraz bağlayıcı 4 iyi bir dönüşüm gösterir emprenye 19, 21. Buna ek olarak, SO3 ...

artan talebi karşılamak amacıyla temiz suyu üretmek için düşük maliyetli ve enerji tasarruflu teknolojiler geliştirmek için büyük bir ihtiyaç vardır. Polimerik zarlar bu işlem 1 &#39;de, yüksek enerji verimliliği ve düşük maliyet ve basitliğe olarak nedeniyle doğal avantajlarına su saflaştırılması için lider bir teknoloji olarak ortaya çıkmıştır. Zarlar saf su içine nüfuz ve kirletici maddelerin reddetme sağlar. Bununla birlikte, zarlar genellikle olumlu etkileşimleri 2, 3 membran yüzeyi üzerine adsorbe edilebilir besleme suyu kirletici ile kirlenmeye maruz kalır. kirlenme büyük ölçüde gerekli membran alanı ve su saflaştırma maliyetini arttırır zarlarından su akışının azaltabilir. Kirlenmeyi azaltmak için etkili bir yaklaşım, hidrofil özelliği arttıracak ve böylece olumlu azaltmak için membran yüzeyini değiştirmek içinmembran yüzeyi ve tıkayıcılar arasındaki teractions. Bir yöntem, süperhidrofilik 3 hidrojeller ile ince film kaplama kullanmaktır. hidrojeller genelde yüksek su geçirgenliğine sahiptir; Bu nedenle, ince film kaplama bütün membran boyunca hafif bir artış taşıma direnci rağmen dolayı azaltılmış olması kirlenmeye membrandan uzun vadeli su manyetik iletkenlik artırabilir. Hidrojeller doğrudan ozmotik uygulamalarda 4 su saflaştırılması için emdirilmiş membran halinde imal edilebilir. Zitteriyonik malzemeleri net bir nötr yük ile hem pozitif hem de negatif yüklü fonksiyonel grupları içerir, ve elektrostatik kaynaklı hidrojen bağlanması 5, 6, 7, 8, 9 vasıtasıyla güçlü yüzey hidrasyon sahiptir. sıkıca bağlanmış hidrasyon katmanları fiziksel olarak hareketve enerji engeller, yüzeye tutunmasını kirleticileri önlenmesi ve böylece mükemmel kirlilik önleyici özelliklere 10 gösteren. Poli (sülfobetain metakrilat) (PSBMA) ve poli (karboksibetain metakrilat) (PCBMA) halinde zwitterionik polimerler, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18 geliştirmek için kaplama membran yüzeyini değiştirmek için kullanılmıştır yüzey hidrofobikliği ve dolayısıyla kirlilik önleyici özellikleri. Burada poli (etilen glikol) kullanılarak bağlanabilir fotopolimerizasyon yoluyla sülfobetain metakrilat (SBMA) kullanılarak zitteriyonik hidrojeller diakrilat hazırlamak için, basit bir yöntem ortaya koymaktadır (PEGDA, Mn = 700 g / mol), mekanik gücünü artırmak. Ayrıca mevcut birprosedür fotopolimerizasyon önce oldukça gözenekli hidrofobik destek monomer ve çapraz bağlayıcı emprenye edilmesi, sağlam zarları oluşturmak için. ayaklı filmler ve emprenye Membranların fiziksel ve su taşıma özellikleri iyice su saflaştırılması için yapı / özellik ilişkisini açıklamak için karakterize edilir. hazırlanan hidrojeller membran ayırma özelliklerini geliştirmek üzere bir yüzey kaplaması olarak kullanılabilir. Çapraz bağların yoğunluğu ayarlanarak ya da hidrofobik gözenekli destekler içine emprenye edilmesi, bu malzemeler, aynı zamanda, ileri ozmoz veya basınç geriliği ozmoz 4 gibi ozmotik işlemler için yeterli mekanik kuvvete sahip olan, ince filmler meydana getirebilir.

<table><tbody><tr><td>Poli (etilen glikol) diakrilat&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-Hidroksisikloeksil fenil keton, %99 (HCPK)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>405612</td><td></td></tr><tr><td>[2- (Metakriloyloksi) etil dimetil- (3-sülfopropil) amonyum hidroksit,% 97</td> <td>Sigma Aldrich</td><td>537284</td><td>Akut Toksik</td></tr><tr><td>Etanol,% 95</td> <td>Koptec, VWR International</td><td>V1101</td><td>Yanıcı</td></tr><tr><td>Dekan, susuz, %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>Mikrometre&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 Gonyometre: Model 190</td><td>Rame'-hart Instruments</td> Ultraviyole Çapraz Bağlayıcı<td></td><td></td></tr><tr><td>: CX-2000</td><td>Ultraviyole Ürünler</td><td></td><td>UV radyasyonu&nbsp;</td></tr><tr><td>Geçirgenlik Hücresi: Model UHP-43</td><td>Advantec MFS</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Deiyonize Su: Milli-Q Su</td><td>EMD Millipore</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

su arıtma membranlar olarak zehirli Özelliklere sahip hidrojeller sentezi

Synthesis of Hydrogels with Antifouling Properties As Membranes for Water Purification

Hidrojeller yaygın olarak zamanla zarlardan istikrarlı su geçirgenliği elde böylece birikinti ve leke önleyici özelliklerinin yükseltilmesi ve su arıtma için membranların yüzeyinin hidrofilikliğini artırmak için kullanılmıştır. Burada, membran uygulamaları için zwıtterıonlar dayalı hidrojeller hazırlamak için kolay bir yöntem raporu. Müstakil filmler fotopolimerizasyon yoluyla bir poli çapraz bağlayıcı madde (etilen glikol) diakrilat (PEGDA) ile sülfobetain metakrilat (SBMA) hazırlanabilir. hidrojeller, mekanik mukavemeti arttırmak için hidrofobik gözenekli destekler içine emdirme yoluyla hazırlanabilir. Bu filmler, bir polimer zinciri dinamikleri için hidrofilikliği ve diferansiyel tarama kalorimetre (DSC) için goniometre kullanılarak, (met) akrilat grupları dönüştürülmesi derecesini belirlemek için kızılötesi spektroskopi (ATR-FTIR) ile zayıflatılmış toplam yansıma Fourier ile karakterize edilebilir. Biz de çıkmaz Filtre su geçirgenliğini belirlemek için protokoller raportion sistemleri ve membran performansına tıkayıcılar etkisi (sığır serum albümini, BSA).

Adım 1.1 ve 1.2 belirtilen ön-polimer çözeltileri ile hazırlanan Müstakil filmler sırasıyla S50 ve S30 olarak ifade edilir. Ayrıntılı bilgi Tablo 1 &#39;de gösterilmiştir. Adım 1.2&#39;de belirtilen ön-polimer çözeltisi ayrıca IMS30 olarak ifade edilmiştir emprenye membranlar, imal etmek için kullanılmıştır. Gözenekli destek hidrofobik polietilen yapıldığı için, Şekil 1 ila 4 &#39...

Bu makale, bağımsız filmlerde ve emprenye edilmiş membranlarda hidrojeller hazırlamak ve su taşıma özellikleri de dahil olmak üzere fiziksel özelliklerini karakterize etmek için pratik yöntemleri bildirmektedir.

Su Arıtma Membranlar olarak Zehirli Özelliklere Sahip Hidrojeller Sentezi

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

Bu prosedürün genel amacı, membran su arıtımı için zwitteriyonik hidrojeller tabanlı serbest duran filmler ve emprenye edilmiş membranlar hazırlamak ve bunları karakterize etmektir. Bu yöntem, emprenye edilmiş membrandaki hidrojel tabanlı serbest duran filmin onarımı ile fiziksel ve taşıma özelliklerinin karakterizasyonu için rehberlik sağlar. Bu tekniğin temel avantajı; basit, hızlı ve endüstriyel üretimde ölçeklendirilmesinin kolay olmasıdır.Entegre hidrojel hazırlama ve karakterizasyon adımlarında özel yapım düzenekler kullanıldığı ve disiplinler arası beceriler gerektiği için bu adımları öğrenmek zordur; bu nedenle bu yöntemin görsel gösterimi kritik öneme sahiptir. Kendi başına durabilen filmleri hazırlamak için, öncelikle temiz bir kuvars disk üzerine bilinen kalınlıkta iki ara parçası yerleştirin. Ara parçalarının kalınlığı, elde edilen polimer filmlerin kalınlığını kontrol eder.Tek kullanımlık bir pipet kullanarak küçük bir miktar ön-polimer çözeltisini kuvars diske aktarın. Sıvının üzerine başka bir kuvars disk yerleştirin ve sıvı filmde hava kabarcığı kalmadığından emin olun. Ardından, örneği bir ultraviyole veya UV çapraz bağlayıcıya yerleştirin ve 254 nanometre dalga boyundaki UV ışığı ile beş dakika boyunca ışınlayın.Polimer film kuvars diskten çıkarılırken, filmin yırtılmasını önlemek için yavaş çalışmak kritik öneme sahiptir. Polimer filmi kuvars disklerden keskin bir bıçak kullanarak ayırın. Filmi deiyonize su banyosuna aktarmak için cımbız kullanın.Çözücüleri, reaksiyona girmemiş monomerleri ve çapraz bağlayıcıyı filmden uzaklaştırmak için ilk 24 saat içinde suyu iki kez değiştirin. Analiz için kurutulmuş filmler hazırlamak amacıyla, filmi su banyosundan çıkarın ve 24 saat boyunca havada kurumaya bırakın. Filmi, vakum altında gece boyunca kurutmak için 80 °C sıcaklığındaki bir vakum fırınına yerleştirin.Kuvars bir disk üzerine gözenekli destek tabakası yerleştirin. Köpük fırça kullanarak, desteğin her iki tarafını su-etanol karışımı bazlı bir prepolimer çözeltisiyle iki kez kaplayın. Desteğin üzerine başka bir kuvars disk yerleştirin.Ardından örneği bir UV çapraz bağlayıcıya yerleştirin ve 254 nanometre dalga boyuna sahip UV ışığı kullanarak beş dakika boyunca ışınlayın. Emdirilmiş membranı kuvars disklerden ayırmak için tüm düzeneği beş dakika boyunca deiyonize su banyosuna daldırın ve membranı keskin bir bıçak ve cımbız yardımıyla dikkatlice çıkarın. Membranı deiyonize su içerisinde tutarak, çözücüyü, reaksiyona girmemiş monomer ve çapraz bağlayıcıyı ve zolu membrandan uzaklaştırmak için suyu iki kez değiştirin.Analiz için kurutulmuş, emprenye edilmiş membranlar hazırlamak için membranı su banyosundan çıkarın ve membranın ortam koşullarında 24 saat boyunca kurumasına izin verin. Ardından, membranı vakumlu bir fırında gece boyunca 80 °C'de vakum altında kurutun. Sarkan damla yöntemini kullanarak temas açılarını ölçmek için öncelikle membran örneğinin dikdörtgen bir şeridini kesin.Bu şeridi 10 dakika boyunca deiyonize suda bekletin. Ardından beş dakika boyunca kurutun. Kurutulmuş örneği örnek tutucuya yerleştirin.Ardından, numune tutucuyu deiyonize su içeren şeffaf bir çevresel hazneye daldırın. Bir sonraki adımda, yavaş çalışmak ve n-dekan damlalarını membranların üzerine damlatmak kritik önem taşır. Paslanmaz çelik iğneli bir mikrolitre şırınga kullanarak, membran numunesinin üzerine n-dekan damlaları damlatın.Damlacıkların stabilize olmasını sağlamak için düzeneği iki dakika boyunca rahatsız etmeyin. Ardından, membran yüzeyindeki damlatılmış damlacıkların açılarını ölçerek örneklerin temas açısını belirlemek için uygun görüntü analiz yazılımını kullanın. Bir çıkmaz uç filtrasyon sistemi kullanarak su geçirgenliğini karakterize etmek için, öncelikle serbest duran filmlerden ve emdirilmiş membranlardan uygun çapta bir çekiçle çalışan delgeç kullanarak kuponlar kesin.Hazırlanmış bir kuponu, çıkmaz uçlu filtrasyon hücresinin içindeki gözenekli desteğin üzerine yerleştirin. Ardından, O halkasını numunenin üzerine yerleştirin. Permeasyon hücresinin iki yarısını birbirine vidalayın.Ardından, permeasyon hücresine yaklaşık 50 mililitre deiyonize su ekleyin. Kapağı vidalayarak kapatın ve permeasyon hücresini manyetik karıştırıcı üzerine yerleştirin. Karıştırma hızını 300 ile 900 RPM arasına ayarlayın.Ardından, süzüntü suyunu toplamak için kapaklı bir beheri teraziye yerleştirin ve teraziyi daralayın. Gaz silindirindeki vanayı açın. İstenilen basınca ulaşana kadar basınç regülatör vanasını saat yönünde çevirin.Son olarak, basıncı permeasyon hücresine iletmek için tahliye valfini açın. Beherin ağırlığını zamanla izleyin ve kaydedin. Burada serbest duran filmin, gözenekli desteğin ve emprenye edilmiş membranların fotoğrafları gösterilmektedir.Gözenekli destek hidrojelle doldurulduktan sonra, opak halden şeffaf hale dönüştüğü görülmektedir. İnfrared spektrumlar, hidrojeldeki akrilat gruplarının neredeyse tamamen dönüştüğünü göstermektedir; zira spektrumlarda akrilata özgü karakteristik piklerin yokluğu söz konusudur.Hidrojellerin camsı geçiş sıcaklığı, burada gösterildiği gibi diferansiyel taramalı kalorimetri ile belirlenir. Serbest duran filmlerdeki ve emdirilmiş membranlardaki daha düşük temas açıları, gözenekli desteğe göre daha yüksek hidrofiliteye işaret eder. Bu videoyu izledikten sonra, hidrojel temel malzemelerin nasıl onarılacağı ve özelliklerinin nasıl karakterize edileceği konusunda iyi bir anlayışa sahip olmalısınız.Bu çalışma, fotopolimerizasyon yoluyla hidrojel tabanlı malzeme üretmek için daha hızlı bir yöntemi ve bu malzemelerin su arıtma amacıyla nasıl karakterize edileceğini açıklamaktadır. Bu yöntem ve malzeme, CO2 yakalama gibi gaz işlemleri için membranların onarılmasında da kullanılabilir. Kimyasallar ve UV radyasyonu ile çalışmanın son derece tehlikeli olabileceğini ve bu prosedür uygulanırken kişisel koruyucu ekipman gibi önlemlerin her zaman alınması gerektiğini unutmayın.

synthesis-hydrogels-with-antifouling-properties-as-membranes-for

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Biyomühendislik

Bir bölünmüş intein aracılı protein hidrojel sentezini sunar. Bu hidrojel yapı blokları, her bir bölme intein bir çapraz bağlayıcı ve bir yarısı olarak görev yapan bir trimerik bir protein alt-birimini ihtiva eden iki protein kopolimerleridir. İki protein kopolimerlerinin Karıştırma bir hidrojel halinde kendi kendine birarada monte edilmiş bir polipeptit ünitesi, sonuçta bir intein trans-ekleme reaksiyonunu tetikler. Bu hidrojel yüksek pH ve sıcaklık-stabil, organik solventler ile uyumlu ve...

Bir Intein aracılı yapay protein Hidrojel sentezi

Bir plazma kaynaklı polimerizasyon prosedürü polimer zarlar üzerinde yüzey başlatılan polimerizasyonu için açıklanmıştır. Fotokromık maddeler ile aşılanmış polimerin daha ileri postmodification ışığa duyarlı membran geçirgenliği ölçümleri iletken bir protokol ile sunulmuştur.

Bir Kombine Yüzey Tırnak ve Postmodification Süreci Işık duyarlı Membranların Hazırlanması

İki ve üç boyutlu süperhidrofobik polimerik malzemeler, benzer bileşime sahip daha düşük yüzey enerjili bir polimer ile harmanlanmış, biyolojik olarak parçalanabilen polimerlerin elektrospinning veya elektro püskürtme ile hazırlanır.

Biyomedikal Uygulamalar için Süperhidrofobik Polimer Malzemeler imalatı

Tasarım ve bir üç boyutlu (3-D) fabrikasyonu basılı mikroakışkan çapraz akışlı süzme sistemi gösterilmektedir. sistem performansını test etmek ve ultrafiltrasyon ve nanofiltrasyon (ince film kompozit) zarlarının kirlenmesinin gözlemlemek için kullanılır.

Ultrafiltrasyon / Nanofiltrasyon Membran Performans Testleri için üç boyutlu Baskılı mikroakışkan Çapraz akış Sistemi

İletişim kuralları hydrazone toplu ölçek, microscale ve Nano, ikincisi jel nano tanecikleri ve nanofibers hazırlanması için polimer reaksiyonlar, cross-linking göre parçalanabilir thermoresponsive hydrogels imalatı için açıklanmıştır.

Parçalanabilir Thermoresponsive Hydrogels birden fazla uzunluğu ölçeklerde yolu ile reaktif ekstrüzyon, havacilik, kendinden montajlı imalatı ve Electrospinning

Geniş bir değiştirilmemiş gözenekli üzerinde intergrown, polikristalin metal organik framework zarları sentezi için basit, tekrarlanabilir ve çok yönlü bir yaklaşım ve gözenekli olmayan destekler sunulmaktadır.

Elektroforetik kristalizasyon Ultrathin yüksek performanslı Metal organik Framework membranlar

Burada sunulan entegre devre mikrofabrikasyon teknolojisi kullanarak SiO2/ Si gofret gaz enbilen membranlar (GEMs) gerçekleştirmek için adım adım bir protokoldür. Silika-GEM'ler suya daldırıldığında, silikanın su seven bileşimine rağmen suyun izinsiz girişi önlenir.

Su Seven SiO2/Si/SiO2 Gofretlerden Elde Edilen Gaz-Entrapping Membranlar Için Proof-of-Concept Yeşil Tuzdan Arındırma için Gofretler

Biz bakır ile lipid bilayer doping tarafından su / hava arayüzü bir hibrid lipid membran üretmek için bir protokol rapor (II) 2,9,16,23-tetra-tert-butyl-29H,31H-phthayanilocne (CuPc) molekülleri. Ortaya çıkan hibrid lipid membran lipid/CuPc/lipid sandviç yapısına sahiptir. Bu protokol diğer fonksiyonel nanomalzemelerin oluşumuna da uygulanabilir.

Su/Hava Arabiriminde Hidrofobik Organik Moleküllerle Doped Hibrid Lipid Membranların Kendi Kendine Montajı

Yüksek çözünürlüklü bir ışık sıvazlama aracı kullanarak bakteri hücrelerini izole etmek için fotobozunur hidrojellerin kullanıldığı bildirilmektedir. Sürecin temel deneysel prosedürleri, sonuçları ve avantajları gözden geçirilmiştir. Yöntem, heterojen topluluklardan veya popülasyonlardan nadir veya benzersiz işlevler gösteren hedeflenen bakterilerin hızlı ve ucuz izolasyon edilmesini sağlar.

Bakteri Taraması, Seçimi ve İzolasyonu için Fotobozunur Hidrojel Arayüzleri

Burada, hücresiz protein sentezi reaksiyonlarını harici bir sıvı faza ihtiyaç duymadan makro ölçekli hidrojel matrislerine gömmek için iki protokol sunuyoruz.

Hücresiz Protein Sentezi Reaksiyonlarını Makro Ölçekli Hidrojellere Gömme Yöntemleri

Öğrenin zwitterionic hidrojellerden serbest duran filmler ve emdirilmiş membranlar hazırlama ve karakterizasyon yöntemlerini. Bu teknik su arıtma için endüstriyel ölçeklendirmeye uygundur.

Su Arıtma Membranlar olarak Zehirli Özelliklere Sahip Hidrojeller Sentezi

Daha fazla video keşfet