ساخت غشاي متقارن برپايه پلي اتر سولفون با استفاده از اعمال مرحله توقف در انعقاد

Fabrication of Polyethersulfone-Based Symmetric Membrane by Applying Pause Stage in Coagulation

وارونگي فازي، روشي متداول براي ساخت غشاهاي پليمري است و اغلب غشاهاي ساخته شده به اين روش، ساختار نامتقارن دارند. جداسازي ذرات در اين نوع غشاها با لايه متراكم سطحي و در فشار عملكردي زياد انجام مي شود. از سوي ديگر، در غشاهاي متقارن داراي حفره هاي سطحي، جداسازي افزون بر سطح، در عمق غشا و فشار عملكردي كمتر انجام مي شود. در پژوهش حاضر، ساخت غشاها برپايه پل ياتر سولفون با استفاده ازحلال دي متيل استاميد و ضدحلال آب به روش وارونگي فازي انجام شد. براي كنترل تخلخل و تغيير ساختار غشا از افزودني آبدوست پلي وينيل پيروليدون و نيز تغيير شرايط انعقاد، با اعمال يك مرحله توقف در محيطي با كنترل دقيق دما و رطوبت استفاده شد. براي بررسي ساختار غشاهاي تهيه شده، تصويربرداري با ميكروسكوپ الكتروني پويشي، آزمون هاي نقطه حباب، تعيين تخلخل و تعيين شعاع متوسط حفره ها بهك‌ار گرفته شد. همچنين، عملكرد غشاها با استفاده از محاسبه تراوايي آب خالص و انجام آزمون حذف باكتري از محيط كشت سلول ارزيابي شد. نتايج حاصل نشان داد، با استفاده از روش انعقاد اجرا شده در اين پژوهش، مي توان به غشاهايي با ساختار متقارن، حفره هايي با قطر كمتر از 0/4 ?m ، تراوايي مناسب آب خالص و قابليت حذف باكتري دست يافت. همچنين مشاهده شد، افزايش غلظت افزودني پلي وينيل پيروليدون موجب افزايش تخلخل، تراوايي و اندازه حفره هاي نمونه هاي غشايي مي شود. از سوي ديگر، استحكام كششي و نيز ازدياد طول تا پارگي نمونه هاي غشايي با افزايش غلظت افزودني پلي وينيل پيروليدون كاهش يافته است.

Phase inversion is a common method for preparation of polymeric membranes. It is noticeable that most of the membranes prepared by this method have an asymmetrical structure. In this type of membranes, separation of particles occurs only by top dense layer in a high operating pressure. On the other hand, the separation process using symmetric membranes containing surface pores occurs on the top surface and in the depth of the membrane at lower operating pressure. In this research, preparation of polyethersulfone-based membranes was performed through the phase inversion method by dimethylacetamide as a solvent and water as the nonsolvent. Changing the coagulation conditions by applying one pause stage in an environment with the precise control of temperature and humidity, along with using polyvinylpyrrolidone as a hydrophilic additive, were attempted in order to control the porosity and structural changes of the membrane. Scanning electron microscopy (SEM) images, bubble point test, porosity, and mean pore radius measurements were used to study the structure of the prepared membranes. The performance of the membranes was evaluated by pure water permeation test and elimination of bacteria from cell culture medium. The results obtained illustrate that the implemented method is capable of preparation of membranes with symmetrical structure and pore diameter less than 0.4 ?m featuring acceptable pure water flux and bacteria removalability. It was also observed that increase in the concentration of polyvinylpyrrolidone additive leads to an increase in porosity, permeation and pore size of the membrane samples. On the other hand, the tensile strength and elongation-at-break of the membrane samples were reduced upon increasing in polyvinylpyrrolidone concentration.