Серед сучасних технологій очищення води мембранні технології займають лідируючі позиції. Це пов'язано з їх високою ефективністю і екологічністю. Особливо це стосується отримання біорозкладаних нанокомпозитних мембран, які можуть бути використані в найрізноманітніших галузях [1–5]. Нетоксичність, біосумісність, а також висока біологічна активність є основними характеристиками таких матеріалів, які дуже важливі в сучасних умовах, коли щорічно зростає обсяг стічних вод, відходів і забруднюючих речовин.
Для створення полімерних мембран на основі поліелектролітних комплексів використовується аніонний поліелектроліт – Na-карбоксиметилцелюлоза (Na-КМЦ) з молекулярною масою Mw ~ 90000, (продукт фірми Merck); катіонний поліелектроліт – низькомолекулярний хітозан, ступінь деацетилювання ~ 85%, Mw ~50000 – 190000 (продукт фірми Aldrich). Протонування аміногруп хітозану проводили додаванням HCl до його 5% водного розчину до повного розчинення (рН = 6,8). Полімерні мембрани формували шляхом змішування водних розчинів гідрохлориду хітозану (ХТЗ-Cl) і Na-КМЦ у різних співвідношеннях.
Для дослідження міцності мембрани на основі природних полімерів, таких як хітозан і Na-КМЦ, перевіряли на механічні властивості апаратом AG - Xplus методом розриву. Мембрану, нанесену на паперову основу, порівнювали із простим папером. Встановлено, що механічне напруження звичайного паперу становить 11 Н/мм2, а помітна деформація – 2,2 %. Водночас паперова основа, яка має мембранне покриття, підвищила механічні показники в кілька разів, а саме механічне напруження становило 36 Н/мм2, а деформація – 4 %. Такий результат можна пояснити взаємодією Na-КМЦ і хітозану з утворенням комплексів, які мають високу міцність і еластичність.
У дослідженні також було виявлено вплив різних факторів на механічні властивості мембран на основі хітозану та Na-КМЦ. Зокрема, встановлено, що міцність мембран зростає зі збільшенням концентрації хітозану в мембрані. Крім того, міцність мембрани на розрив також зростає з підвищенням температури синтезу мембрани. Ці результати свідчать про можливість регулювання механічних властивостей мембран шляхом зміни складу та умов синтезу мембран. Це відкриває перспективи для розробки мембран із покращеними механічними властивостями, які підходять для широкого спектру застосувань.
Для перевірки ефективності отриманих мембран їх випробовували в барометричній установці при різних тисках (3, 4 і 5 атм). Показники каламутності та кольоровості визначали за допомогою фотоелектричного концентраційного фреонового колориметра – 2МП. Найбільш продуктивними виявилися мембрани на основі поліелектролітних комплексів зі стехіометричним співвідношенням аніонних і катіонних поліелектролітів. Ступінь очищення води перевіряли за показниками каламутності, кольоровості та колірної селективності. Селективність зростає зі збільшенням тривалості очищення, оскільки при тривалому очищенні пори мембрани забиваються і її проникність знижується, а ефективність очищення підвищується.
Таким чином, у результаті проведених досліджень встановлено, що мембрани на основі хітозану та Na-КМЦ мають високу механічну міцність, вони без пошкоджень витримують тиск понад 5 атмосфер. Це робить їх придатними для використання в різних умовах, в тому числі промислових. Також отримані мембрани мають високу ефективність очищення. Встановлено, що мембрани ефективніше видаляють забруднюючі речовини з розчину під час тривалого очищення.
Список літератури:
1. Rangelov, S., Pispas, S., Polymer and Polymer-Hybrid Nanoparticles: From Synthesis to Biomedical Applications. CRC Press. — 2014.
2. Sharma S., Sanpui P., Chattopadhyay A., Ghosh SS Fabrication of antibacterial silver nanoparticle —Sodium alginate-chitosan composite films. RSC Adv. — 2012. No. 2. — P. 5837 — 5843.
3. Deng Z, Zhu H, Peng B, Chen H, Sun Y. F, Gang X. D, Jin P. J, Wang J. L. Synthesis of PS/Ag nanocomposite spheres with catalytic and antibacterial activities. ACS Appl Mater Interfaces. 2012. No. 4. P. 5625–5632.
4. Grass G., Rensing C., Solioz M. Metallic copper as an antimicrobial surface. Appl. Environment. Microbiol. 2011. No. 77. — P. 1541 — 1548.
5. Pomogailo A.D, Kestelman V.N. Metallopolymer nanocomposites. Springer, New York. — 2005. — P. 564.
|
Голосування 
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License
Знайшли помилку? Виділіть помилковий текст мишкою і натисніть Ctrl + Enter