Nghiên cứu này khám phá việc chế tạo và hiệu suất của màng lọc siêu lọc Polyvinylidene Fluoride (PVDF) được tổng hợp bằng phương pháp đảo pha, kết hợp với tỷ lệ khác nhau của Triethanolamine (TEA) và Polyethylene Glycol (PEG) như các phụ gia. Hiệu quả của các màng này đã được đánh giá qua khả năng xử lý màu nhuộm phân tán tổng hợp và nước thải công nghiệp dệt thực tế, nhằm mục tiêu nâng cao chất lượng nước để tái sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp khác nhau.
Ngành công nghiệp dệt may nổi tiếng với việc tiêu thụ nhiều nước và sản xuất nước thải chứa nhiều màu nhuộm và hóa chất, gây ra nhiều rủi ro về môi trường và sức khỏe. Việc phát triển các công nghệ xử lý nước hiệu quả và tiết kiệm chi phí là rất quan trọng để giảm tải ô nhiễm. Trong số các công nghệ lọc khác nhau, màng lọc siêu lọc PVDF đã xuất hiện như một giải pháp hứa hẹn do độ bền hóa học và sức mạnh cơ học của nó. Nghiên cứu này tập trung vào việc tối ưu hóa màng lọc siêu lọc PVDF thông qua việc bổ sung các phụ gia cụ thể, nhằm cải thiện khả năng từ chối màu nhuộm và hiệu suất dòng chảy nước.
Vật Liệu và Phương Pháp
Tổng Hợp Màng: Màng lọc siêu lọc PVDF được chuẩn bị bằng phương pháp đảo pha. Các công thức bao gồm các tỷ lệ khác nhau của Triethanolamine và PEG, được mã hóa là M0 (0 phụ gia), M1 (1:0 TEA), M2 (1:1 TEA), M3 (2:1 TEA), và M4 (2:2 TEA).
Kỹ Thuật Đặc Trưng: Các tính chất cấu trúc và hóa học của màng được phân tích bằng Kỹ thuật Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR), Kỹ thuật Quét Điện tử Viễn Thám (SEM), và đo độ giãn dài, sức căng, độ xốp, tỷ lệ hấp thụ nước (WUR), và góc tiếp xúc nước (WCA).
Kết Quả
Từ Chối Màu Nhuộm và Dòng Chảy Nước: Màng M2 thể hiện khả năng từ chối màu nhuộm cao nhất (>97.3%) cho màu nhuộm phân tán tổng hợp với dòng chảy là 100 LMH (lít trên mét vuông mỗi giờ). Hiệu suất này được quy cho cấu trúc lỗ bọt dày dặn như bọt biển ở lớp trên cùng và các khoảng trống nhỏ gần đáy, đã tạo điều kiện cho khả năng từ chối màu nhuộm cao.
Xử Lý Nước Thải Thực Tế: Khi xử lý nước thải công nghiệp dệt thực tế, màng M2 đạt được khả năng từ chối màu nhuộm là 90.4% và dòng chảy là 53.1 LMH. Hiệu suất giảm so với các thử nghiệm tổng hợp có thể do sự hiện diện của các chất rắn lơ lửng, hợp chất hữu cơ, và muối trong nước thải thực tế.
Tính Chất Cơ Lý và Vật Lý: Màng M2 tối ưu thể hiện độ bền kéo là 8.6 MPa, độ xốp 30.8%, WUR 57.5%, và WCA 78°, cho thấy độ bền cơ học tốt và tính thấm nước.
Thảo Luận
Việc bổ sung Triethanolamine và PEG đã ảnh hưởng đáng kể đến cấu trúc lỗ và tính chất bề mặt của các màng PVDF, từ đó ảnh hưởng đến hiệu suất của chúng trong khả năng từ chối màu nhuộm và dòng chảy nước. Màng M2 với tỷ lệ cân bằng của Triethanolamine và PEG đã tạo ra một cấu trúc tối ưu cung cấp cả tỷ lệ từ chối cao và dòng chảy hợp lý, phù hợp cho các ứng dụng thực tế trong xử lý nước thải.
Kết Luận
Các màng lọc siêu lọc PVDF được tổng hợp, đặc biệt là cấu hình M2, thể hiện hiệu quả cao trong việc loại bỏ màu nhuộm từ nước thải dệt, ủng hộ tiềm năng của chúng để tái sử dụng trực tiếp trong ngành công nghiệp dệt may. Các ứng dụng bao gồm sử dụng trong các quá trình tẩy rửa và hoàn tất, bể rửa, tháp làm mát, và tưới cây không ăn được, góp phần vào việc tiết kiệm nước đáng kể và giảm ô nhiễm.
Đồ Họa Trừu Tượng
Một đồ họa trừu tượng thường đi kèm với một nghiên cứu như vậy, tóm tắt trực quan quá trình tổng hợp, thiết lập thí nghiệm, các phát hiện chính và các hàm ý cho các ứng dụng công nghiệp. Đồ họa có thể mô tả quá trình đảo pha, cấu trúc phân tử của PVDF với các phụ gia, và sơ đồ dòng chảy xử lý nước, nổi bật cải thiện chất lượng nước và các kịch bản tái sử dụng tiềm năng.