Suodatusmembraanin modifiointi nanoselluloosalla

Abstract

Tarve kehittää membraanien ominaisuuksia lisääntyy jatkuvasti. Ominaisuuksia voidaan kehittää esimerkiksi modifioimalla membraanien pintaa eri yhdisteillä. Kestävän kehityksen ajatuksen myötä membraanien modifiointia halutaan tehdä entistä ympäristöystävällisemmillä materiaaleilla. Nanoselluloosan käyttäminen membraanien modifioinnissa on herättänyt tutkijoiden mielenkiinnon sen fysikaalisten ominaisuuksien, uusiutuvuuden ja biohajoavuuden vuoksi. Tässä tutkimuksessa selvitettiin, voidaanko nanoselluloosalla modifioimalla saada membraanille parempia ominaisuuksia, kuten parantaa sen retentiota huonontamatta permeabiliteettia. Kirjallisuudesta selvitettiin aiemmin tehtyjä tutkimuksia aiheesta ja niiden pohjalta valittiin valmistusmenetelmät nanoselluloosan tekemiseen. Valittuja menetelmiä olivat happohydrolyysi ja DES-liuottimet. Näillä menetelmillä valmistetuilla nanoselluloosilla modifioitiin polysulfonista valmistettua mikrosuoda-tusmembraania ja regeneroidusta selluloosa-asetaatista valmistettua ultrasuodatusmembraania. Kokeet tehtiin Amicon-suodatinlaitteella ja näytteet analysoitiin TOC-, SEM-, Zetasizer nano- ja FTIR-spektrometrianalyysein.

Modifioimalla ultrasuodatusmembraania nanoselluloosalla, saavutettiin membraanin ominaisuuksia parantavia tuloksia. Membraanin retentio kasvoi parhaimmillaan 11 prosenttiyksikköä ja membraanin permeabiliteetti oli lähes yhtä suuri verrattuna referenssimembraanin puhtaan veden vuohon. DES-liuottimilla valmistetun ja tehosekoittimella hienonnetun nanoselluloosamembraanin permeabiliteetti- ja retentiotulokset olivat mui-hin verrattuna parhaat. Myös partikkelikokoanalyysin perusteella sillä oli pienin keskimääräinen partikkelikokojakauma ja SEM-kuvien perusteella sen rakenne oli verkkomainen. Mikrosuodatusmembraania modifioimalla ei saatu haluttuja tuloksia, vaan membraanien permeabiliteetit ja retentiot laskivat verrattuna referenssimembraaniin.