Pintavarauksen vaikutus membraanin nanoselluloosapäällystykseen
Liukkonen, Alma (2022)
Kandidaatintyö
2022
School of Engineering Science, Kemiantekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2022060643378
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2022060643378
Tiivistelmä
Membraania modifioimalla voidaan sen ominaisuuksiin, kuten retentioon, permeabiliteettiin tai huokoskokoon, vaikuttaa. Nanoselluloosapäällystyksellä kalvon huokoskokoa saadaan muokattua pienemmäksi, jolloin kalvosta saadaan tiiviimpi. Tämän työn tarkoituksena on saada nanoselluloosapäällystys kiinnittymään paremmin membraanin pintaan perustuen päällystyksen ja kalvon pintavarauseroihin.
Työssä kaupallinen ultrasuodatuskalvo TEMPO-hapetettiin pintavaraukseltaan negatiiviseksi sekä nanoselluloosa perjodaatti-hapetettiin sekä kationisoitiin Girardin reagenssi T:n avulla positiiviseksi. Työssä valmistettiin kaksi eri nanoselluloosapäällystystä: käsitelty ja ei-käsitelty. Päällystyksille suoritettiin irrotuskokeet, joiden avulla tutkittiin nanoselluloosapäällystyksen pysyvyyttä kalvon pinnalla. Lisäksi päällystetyille kalvoille, TEMPO-hapetetulle sekä alkuperäiselle kalvolle, tehtiin suodatuskokeet kolmella eri liuoksella. Suodatuskokeiden aikana mitattiin kalvojen läpäisevyyksiä ja analysoitiin niiden kykyä erotella halutut partikkelit.
Zeta-potentiaalitulosten mukaan kalvo ja nanoselluloosa hapetettiin onnistuneesti. Irrotuskokeiden näytteistä analysoitiin kokonaishiilipitoisuutta. Tuloksista nähtiin, että hapettamattoman kalvon alkuperäisestä nanoselluloosapäällystyksestä irtosi 80 %, kun vastaava luku käsitellylle päällystykselle oli vain 10 %. Suodatuskokeiden tuloksien perusteella suola-retentiot olivat hyvin alhaiset jokaisella koejärjestelyllä.
Kun nanoselluloosan ja pohjamembraanin pintavarausta muokattiin, pysyi päällystys huomattavasti paremmin kalvon pinnalla. Tulosten mukaan päällystyksessä käytettävän nanoselluloosaliuoksen pitoisuutta tulisi optimoida, jottei ylimääräistä nanoselluloosaa jäisi liuokseen.
Työssä kaupallinen ultrasuodatuskalvo TEMPO-hapetettiin pintavaraukseltaan negatiiviseksi sekä nanoselluloosa perjodaatti-hapetettiin sekä kationisoitiin Girardin reagenssi T:n avulla positiiviseksi. Työssä valmistettiin kaksi eri nanoselluloosapäällystystä: käsitelty ja ei-käsitelty. Päällystyksille suoritettiin irrotuskokeet, joiden avulla tutkittiin nanoselluloosapäällystyksen pysyvyyttä kalvon pinnalla. Lisäksi päällystetyille kalvoille, TEMPO-hapetetulle sekä alkuperäiselle kalvolle, tehtiin suodatuskokeet kolmella eri liuoksella. Suodatuskokeiden aikana mitattiin kalvojen läpäisevyyksiä ja analysoitiin niiden kykyä erotella halutut partikkelit.
Zeta-potentiaalitulosten mukaan kalvo ja nanoselluloosa hapetettiin onnistuneesti. Irrotuskokeiden näytteistä analysoitiin kokonaishiilipitoisuutta. Tuloksista nähtiin, että hapettamattoman kalvon alkuperäisestä nanoselluloosapäällystyksestä irtosi 80 %, kun vastaava luku käsitellylle päällystykselle oli vain 10 %. Suodatuskokeiden tuloksien perusteella suola-retentiot olivat hyvin alhaiset jokaisella koejärjestelyllä.
Kun nanoselluloosan ja pohjamembraanin pintavarausta muokattiin, pysyi päällystys huomattavasti paremmin kalvon pinnalla. Tulosten mukaan päällystyksessä käytettävän nanoselluloosaliuoksen pitoisuutta tulisi optimoida, jottei ylimääräistä nanoselluloosaa jäisi liuokseen.