Tài liệu Phân loại màng lọc và ứng dụng màng lọc polymer.pptx

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TPHCM BỘ MÔN CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT HÓA HỌC CÔNG NGHỆ MÀNG LỌC VÀ ỨNG DỤNG Báo cáo: PHÂN LOẠI MÀNG LỌC ỨNG DỤNG MÀNG LỌC POLYMER GVGD: TS. Mai Huỳnh Cang Nhóm 5 - Phân tử - Micro - Ultra - Nano - Thẩm thấu ngược Hình thái hay cấu trúc Vật liệu màng - Màng sinh học - Màng tồng hợp: màng hữu cơ, màng vô cơ - Màng hỗn hợp - Màng lưỡng cực Kích thước lỗ lọc PHÂN LOẠI MÀNG LỌC - Màng đối xứng - Màng bất đối xứng Màng cellulose acetate • Rẻ tiển, háo nước, bám dính các phân tử protein. • Chỉ thích hợp môi trường pH 4-8, không thích hợp trong môi trường cồn, HC. Màng cellulose nitrate • Bền nhiệt 130oC, tốc độ lọc lớn, dẻo hơn màng CA • Hoạt động tronng môi trường pH 4-8 Màng cellulose tracetate • Bền với nhiệt hơn màng CA, rất ưa nước • Hấp phụ và bám dính thấp, kháng được các dung môi Màng mixed cellulose ester • Mềm, bề mặt đồng nhất • Tương phản màu tốt, thu hồi và đếm khuẩn lạc dễ Màng polysulfones Màng polyvinylidene fluoride Màng teflon (polytetrafluoro ethylene) • Bền và ổn định ở nhiệt độ cao, hoạt động trong khoảng pH rộng 2-13, dễ sản xuất • Sử dụng dưới áp lực cao, chịu được chất hoạt động bề mặt và các loại dầu hydrocarbon • Sợi PVDF chịu lực cơ học cao, kháng hóa chất • Bền nhiệt và hạn chế tối đa hiện tượng “fouling” màng • Không biến đỏi trạng thái trong khoãng từ 190-300oC, độ bền nhiệt cao, không nóng chảy, phân hủy chậm. • Hệ số ma sát rất nhỏ, tốc độ lọc cao, không thấm nước MÀNG LỎNG (LIQUID MEMBRANE) Màng lỏng bao gồm các pha lỏng cùng tồn tại như 1 lớp màng chắn giữa 2 pha lỏng và 2 pha khí trộn lẫn  Ưu điểm: màng lỏng có tính chọn lọc cao, có chất mang, nhận dạng các phân tử đặc thù  Nhược điểm: o Màng lỏng cố định SLM/ILM: sự mất mất của pha hữu cơ (hoặc tách ra), sự làm ướt dần dần các lỗ hở, áp lực qua màng lớn đẩy chất lỏng ra. o Màng lỏng dạng nhũ ELM: phải kiểm soát các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành và ổn định của nhũ, để khôi phục lại các giai đoạn tiếp nhận, và để bổ sung giai đoạn vận chuyển, có thể phá vỡ thế nhũ tương.  Ứng dụng: Tách ion ra khỏi kim loại nặng, các chất vô cơ từ nước thải công nghiệp; Chống thấm, chống rỉ, chất phủ bề mặt; Tinh chế khí; Tách các thành phần của dung dịch lỏng.  MÀNG VÔ CƠ (MÀNG KIM LOẠI, CERAMIC, CARBON, ZEOLITE,…)    Màng vô cơ làm bằng các vật liệu như gốm sứ, carbon, silica, zeolit, oxit khác nhau (nhôm, titanic, zirconia) và các kim loại như palladium, bạc, và hợp kim của chúng. Dựa vào cấu trúc màng vô cơ chia làm 2 loại: các màng vô cơ xốp và dày đặc (không xốp). Đặc điểm: Khả năng chịu nhiệt độ cao (>200oC), bền hóa học, dễ vệ sinh, tuổi thọ của mảng vô cơ lớn hơn màng polymer hữu cơ.  Màng hỗn hợp (cả hữu cơ và vô cơ) o Ưu điểm: khả năng tách cao của vật liệu phân tử với các tính chất cơ học mong muốn và hiệu quả kinh tế cao hơn màng polymer. o Nhược điểm: Chi phí cao hơn, khó xử lý hơn, độ cứng độ giòn gây khó khăn trong việc hình thành, màng có khuyết điểm và không thực tế.  Màng lưỡng cực (BPM) o Màng lưỡng cực có khả năng tách nước trực tiếp thành H+ và ion OH- mà không tạo ra O2 và H2. o Xử lý các dung dịch muối như Na2SO4 để sản xuất H2SO4 và NaOH. Hệ thống bao gồm 1 màng trao đổi anion (AEM), một màng lưỡng cực (BPM), 1 màng trao đổi cation (CEM) o  Hình thái hay cấu trúc: màng đối xứng và màng bất xứng  Kích thước lỗ lọc   Đươc giữ lại ED Nước, vi MF khuẩn có Kích kích thước thước phân tử hạt lớn UF Phân tử lớn NF Ion trao đổi kích thước lớn RO Hầu như mọi thứ không đổi Phân tử Đươc vận chuyển Hòa tan muối Hòa tan và ion muối, kích hạt nhỏ thước nhỏ Ion hóa trị I, Phân tử phân tử rất nhỏ kích và không thước đổi nhỏ ỨNG DỤNG CỦA MÀNG POLYMER Màng CA Cellulose acetate là vật liệu được sử dụng chế tạo và ứng dụng đầu tiên trong kỹ thuật thẩm thấu ngược, lọc nano và siêu lọc.  Với độ bền cơ cao màng lọc có thể hoạt động ở 180oC, thích hợp cho các loại khí nóng, và có thể tiệt trùng bằng nhiều phương pháp mà không mất tính toàn vẹn của màng.  Màng CA - Ứng dụng Để loại bỏ ion kim loại độc hại khỏi dung dịch nước. Với sự kết hợp giữa màng và các chất mang và chất làm dẻo cơ chế phản ứng thuận lợi cho chuyển giao ion Các màng có thể tái sử dụng trong 5 kỳ liên tiếp mà không có sự suy giảm đáng kể. Loại bỏ được đáng kể các ion kim loại, nồng độ còn sót lại nằm dưới các giới hạn cho phép theo các tiêu chuẩn về chất lượng nước thải. Màng Cellulose nitrate Ứng dụng chung trong vi lọc, làm sạch, khử trùng, loại bỏ vi khuẩn số lượng lớn, phân tích kết tủa, lọc gan, loại bỏ hạt. Trong vi sinh và phân tích nước : đếm số vi khuẩn, phân tích trầm tích, hạt lơ lửng. Kiểm soát chất lượng thực phẩm và nước giải khát : E.coli à colifrorms, đếm tổng số vi khuẩn. Nuôi cấy mô : loại bỏ vi khuẩn tương bào nấm, lọc vô trùng. MÀNG POLYSULFONE (PS) Là loại vật liệu được sử dụng nhiều trong kỹ thuật siêu lọc và vi lọc. Được sử dụng rất nhiều trong các nhà máy thực phẩm, đặc biệt trong nhà máy chế biến sữa.  Màng bất đối xứng Polysulfone ứng dụng làm giàu oxy từ không khí.  Màng hỗn hợp  Sử dụng màng polyme bao gồm hỗn hợp CTA và CA để loại bỏ phenol khỏi nước thải  Với lý do phenol thải ra các hệ thống nước có thể gây ra mùi khó chịu và có hại cho sức khỏe con người.  Hỗn hợp màng polyme gồm 75% CTA + 25% CA  Phương pháp này đơn giản, dễ dàng và cũng nhanh chóng áp dụng cho mẫu nước thải.  Màng cellulose acetate kết hợp với copolyme 2methacryloyloxyethyl phosphorylcholine (MPC) cho hệ thống lọc hemocompatible để cải thiện khả năng tương thích máu của màng CA trong quá trình thẩm thấu máu. ỨNG DỤNG MÀNG DIETHA-NOAMINE LỌC CO2 TỪ KHÍ THẢI LÒ ĐỐT o o Màng Dietha-nolamine (DEA) có cấu trúc sợi rỗng hấp thụ cao đối với CO2, giảm thiểu sự xâm nhập của chất lỏng, tương thích hóa học với màng và dễ tái sinh dễ dàng. Trên màng có tráng 1 lớp polyvinilamine chức năng giúp loại bỏ hơi nước và vận chuyển CO2 qua màng. Chịu được nhiệt độ cao đến 170oC.