Development Of Magnetophoretic Actuation Composite Membranes For Removal Of Humic Acid - Ng , Qi Hwa (2016)
Teknologi membran yang digunakan untuk penghasilan air yang bersih telah berkembang sejak beberapa tahun kebelakangan ini, disebabkan oleh reka bentuk padat modul membran, menurunkan penggunaan tenaga, dan kualiti efluen yang diakui. Walau bagaimanapun, pengotoran membran disebabkan oleh pemendapan bahan-bahan kotoran ke atas membran masih menjadi isu kritikal dalam banyak aplikasi proses penapisan air dan adalah merupakan faktor dominan yang menghalang penggunaan membran yang meluas. Oleh itu, kajian ini menyiasat kecekapan penyingkiran asid humik (AH) oleh satu membran komposit penggerakan magnetoforetik untuk mengurangkan kecenderungan pengotoran membran. Pertama, nanopartikel magnetit (NPM) yang terdedah akan difungsionalisasikan untuk meningkatkan kestabilan koloid NPM, serta bagi memastikan pengagihan sekata daripada NPM ke atas permukaan membran. Oleh itu, kepekatan larut air poli(natrium 4-stirena sulfonat) (PSS) yang berbeza telah disalut sekitar permukaan NPM, di mana nisbah molar PSS/NPM yang optimum ditemui pada 6:1. Sebelum salutan MNP yang telah difungsionalisasikan (F-NPM) ke atas permukaan membran, teknik “Quartz Crystal Microbalance with Dissipation” (QCM-D) digunakan untuk menyiasat afiniti interaksi antara F-NPM dengan permukaan spesifik membran. Keputusan QCM-D menunjukkan satu interaksi yang baik antara F-NPM dan membran polietersulfon (PES) di dalam kehadiran polielektrolit PSS dan poli(diallyldimetilammonium klorida) (PDDA). Seterusnya, tahap penggerakan magnetoforetik berdasarkan kehadiran kepekatan F-NPM yang berbeza (contohnya, 100, 1000, dan 2500 ppm) disalut ke atas permukaan membran juga dikaji. Keputusan menunjukkan bahawa prestasi terbaik daripada membran komposit telah diperolehi dengan penyalutan F-NPM 2500 ppm ke atas permukaan membran PSS-PDDA-PES yang telah diubahsuai dengan PSS dan PDDA pada kadar putaran 3000 rpm dan 8 s bagi masa putaran. Selepas itu, pengaruh medium akueus pH-berubah ke arah kestabilan lapisan fungsi magnet-responsif ke atas membran komposit juga dinilai. Berdasarkan analisis, pH operasi terbaik untuk membran komposit ditemui dalam julat pH 2-10. Akhir sekali, membran yang dihasilkan dengan prestasi penapisan yang terbaik tertakluk kepada kajian mekanisma kotoran, dan penilaian prestasi jangkat hayat membran untuk mendedahkan potensi membran komposit dalam penyingkiran AH. Keputusan penapisan menunjukkan satu peralihan mekanisma pengotoran membran, dari liang sekatan piawai kepada pembentukan lapisan kek dalam sepanjang proses penapisan tetapi pengotoran kek telah dikenal pasti sebagai faktor yang paling kritikal yang menyumbang kepada pengotoran membran. Manakala bagi kajian jangkat hayat membran, membran yang beroperasi di bawah medan magnet berayun luar telah menubuhkan keupayaan anti-kotoran membran yang terbaik dengan mengekalkan 96 % daripada fluks permulaan (Jo = 9.44×10-6 m3/m2s) selepas 48 jam penapisan dengan penolakan AH 99.4 ± 0.14 %. Prestasi penapisan yang dipertingkatkan adalah disebabkan oleh penggerakan magnetoforetik F-NPM yang mengurangkan kepekatan polarisasi berhampiran permukaan membran dan seterusnya mengurangkan potensi pengotoran membran. ________________________________________________________________________________________________________________________