Janus-membraanit vesien käsittelyssä
Rouvinen, Heikki (2021)
Kandidaatintyö
2021
School of Engineering Science, Kemiantekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2021042927997
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2021042927997
Tiivistelmä
Tämän kandidaatintyön tavoitteena oli selvittää Janus-membraanien potentiaali vesien käsittelyssä. Työssä tutkittiin lisäksi Janus-membraanien rakennetta ja materiaaleja.
Janus-membraani koostuu hydrofobisesta ja hydrofiilisesta kerroksesta. Janus-membraanilla on epäsymmetrinen rakenne ja membraanin vastapuolilla on päinvastaiset ominaisuudet kostuvuudessa. Membraanin kerrosten paksuutta vaihtelemalla voidaan vaikuttaa membraanin toimintaan eri käyttösovelluksissa. Membraanin valmistusmateriaalit on jaettu neljään kategoriaan: polymeerit, epäorgaaniset, polymeerit-epäorgaaniset ja muut materiaalit.
Janus-membraanilla pystytään erottamaan vesi-öljyemulsioita selektiivisesti ja erotustehokkaasti sekä vesi-öljyssä tai öljy-vedessä emulsioista. Erotuskyky molempiin suuntiin perustuu membraanin vastapuolten erilaisiin ominaisuuksiin. Membraanin hydrofobinen puoli ei läpäise vettä ja hydrofiilinen puoli ei läpäise öljyä. Janus-membraani toimii sumunkeräyksessä erotus- ja energiatehokkaasti. Koska membraani kuljettaa vesipisarat itseohjautuvan voiman avulla. Sumuvirran suunnalla ei ole merkitystä, kun käytössä on kolmekerroksinen membraanimalli. Janus-membraanilla on puhdistettu jätevesistä selektiivisesti ja erotustehokkaasti esimerkiksi suolaa, viruksia ja raskasmetalli-ionia. Johtopäätöksenä tuloksista saadaan, että Janus-membraanilla on potentiaalia toimia vesien käsittelyssä. Janus-membraanin hyviä ominaisuuksia on epäsymmetrinen kostuvuus, ajavana voimana erotuksessa hydrorofiilisyys-/hydrofobisuusero ja korkea erotustehokkuus.
Janus-membraani koostuu hydrofobisesta ja hydrofiilisesta kerroksesta. Janus-membraanilla on epäsymmetrinen rakenne ja membraanin vastapuolilla on päinvastaiset ominaisuudet kostuvuudessa. Membraanin kerrosten paksuutta vaihtelemalla voidaan vaikuttaa membraanin toimintaan eri käyttösovelluksissa. Membraanin valmistusmateriaalit on jaettu neljään kategoriaan: polymeerit, epäorgaaniset, polymeerit-epäorgaaniset ja muut materiaalit.
Janus-membraanilla pystytään erottamaan vesi-öljyemulsioita selektiivisesti ja erotustehokkaasti sekä vesi-öljyssä tai öljy-vedessä emulsioista. Erotuskyky molempiin suuntiin perustuu membraanin vastapuolten erilaisiin ominaisuuksiin. Membraanin hydrofobinen puoli ei läpäise vettä ja hydrofiilinen puoli ei läpäise öljyä. Janus-membraani toimii sumunkeräyksessä erotus- ja energiatehokkaasti. Koska membraani kuljettaa vesipisarat itseohjautuvan voiman avulla. Sumuvirran suunnalla ei ole merkitystä, kun käytössä on kolmekerroksinen membraanimalli. Janus-membraanilla on puhdistettu jätevesistä selektiivisesti ja erotustehokkaasti esimerkiksi suolaa, viruksia ja raskasmetalli-ionia. Johtopäätöksenä tuloksista saadaan, että Janus-membraanilla on potentiaalia toimia vesien käsittelyssä. Janus-membraanin hyviä ominaisuuksia on epäsymmetrinen kostuvuus, ajavana voimana erotuksessa hydrorofiilisyys-/hydrofobisuusero ja korkea erotustehokkuus.