ساخت غشای متقارن برپایه پلی‌اتر‌سولفون با استفاده از اعمال مرحله توقف در انعقاد

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

1 تهران، پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران، پژوهشکده علوم، گروه پلیمرهای زیست‌سازگار، صندوق پستی 112-14975

2 کرج، پژوهشکده بیوتکنولوژی کشاورزی ایران، گروه بیوتکنولوژی، صندوق پستی 1897-31535

چکیده

وارونگی فازی، روشی مرسوم برای ساخت غشاهای پلیمری است و اغلب غشاهای ساخته شده به این روش، ساختار نامتقارن دارند. جداسازی ذرات در این‌نوع غشاها با لایه متراکم سطحی و در فشار عملکردی زیاد انجام می‌شود. از سوی دیگر، در غشاهای متقارن دارای حفره‌های سطحی، جداسازی افزون بر سطح، در عمق غشا و در فشار عملکردی کمتر انجام می‌شود. در پژوهش حاضر، ساخت غشاها برپایه پلی‌اتر‌سولفون با استفاده ازحلال دی‌متیل‌استامید و ضدحلال آب به روش وارونگی فازی انجام شد. برای کنترل تخلخل و تغییر ساختار غشا از افزودنی آبدوست پلی‌وینیل‌پیرولیدون و نیز تغییر شرایط انعقاد، با اعمال یک مرحله توقف در محیطی با کنترل دقیق دما و رطوبت استفاده شد. برای بررسی ساختاری غشاهای تهیه شده، تصویربرداری با میکروسکوپ الکترونی پویشی، آزمون‌های تعیین نقطه حباب، تعیین تخلخل و تعیین شعاع متوسط حفره­‌ها به‌کار گرفته شد. همچنین، عملکرد غشاها با استفاده از محاسبه تراوایی آب خالص و انجام آزمون حذف باکتری از محیط کشت سلول ارزیابی شد. نتایج حاصل نشان داد، با استفاده از روش انعقاد اجرا شده در این پژوهش، می‌توان به غشاهایی با ساختار متقارن، حفره‌هایی با قطر کمتر از 0.4µm، تراوایی مناسب آب خالص و قابلیت حذف باکتری دست یافت. همچنین مشاهده شد، افزایش غلظت افزودنی پلی‌وینیل‌پیرولیدون موجب افزایش تخلخل، تراوایی و اندازه حفره‌های نمونه‌های غشایی می‌شود. از سوی دیگر، استحکام کششی و نیز ازدیاد طول در ناحیه شکست نمونه‌های غشایی با افزایش غلظت افزودنی پلی‌وینیل‌پیرولیدون کاهش یافته است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

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

نویسندگان [English]

  • Mohammad Vahedi 1
  • Jalal Barzin 1
  • Mojegan Kowsari 2
1 Department of Biomaterials, Faculty of Science; Iran Polymer and Petrochemical institute, P.O. Box 14975-112, Tehran, Iran
2 Department of Biotechnology, Agriculture Biotechnology Researches Institute of Iran, P.O. Box: 31535-1897, Karaj, Iran
چکیده [English]

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 μm 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.

کلیدواژه‌ها [English]

  • membrane
  • polyethersulfone
  • symmetrical structure
  • phase inversion
  • two-stage coagulation