Nghiên cứu chế tạo màng lọc compozit từ xenlulozơ axetat và xenlulozơ nitrat

278

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO MÀNG LỌC COMPOZIT

TỪ XENLULOZƠ AXETAT VÀ XENLULOZƠ NITRAT

Vũ Quỳnh Thương, Bùi Duy Cam, Lê Viết Kim Ba, Trần Thị Dung*

Khoa Hoá học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội

Đến Tòa soạn 5-3-2011

Abstract

Composite membrane has been fabricated from cellulose acetate and cellulose nitrate using cotton as a supporting

material. The sublayer of membrane is made of cellulose nitrate and the toplayer is formed from cellulose acetate.

Influence of preparation conditions on characteristics of each layer has been investigated in terms of casting solution

composition, membrane thickness and evaporation time of solvent. The optimum conditions for each layer have been

chosen for preparation of composite membrane, which could have a good separation property in both flux of filtrate and

rejection for yeast in beer solution after fermentation process.

Keywords: Cellulose acetate, cellulose nitrate, composite membrane, filtration of beer.

1. MỞ ĐẦU

Màng lọc là một loại vật liệu dùng trong quá

trình tách và được ứng dụng rộng rãi trong nhiều

lĩnh vực ở qui mô công nghiệp như tách nước ngọt

từ nước mặn, sản xuất nước sạch và siêu sạch [1-3],

lọc trong bia rượu, nước giải khát, sản xuất thuốc

tiêm dịch truyền và vắc xin [4-6]. Hiện nay, các loại

màng lọc thương mại thường được chế tạo từ vật

liệu polyme, sử dụng cùng một loại vật liệu hoặc

màng compozit [7]. So với màng lọc thông thường,

màng compozit có một số ưu điểm vượt trội do cấu

trúc đặc biệt của nó, gồm lớp đỡ và lớp hoạt động

được làm từ các loại vật liệu khác nhau. Bằng cách

thay đổi các thông số chế tạo, có thể tối ưu được các

tính chất của từng lớp và do đó, làm tăng khả năng

tách của màng [8, 9]. Ngoài ra, so với màng lọc

thường, màng compozit có độ bền cơ học tốt hơn và

có khả năng tái sử dụng nhiều lần hơn.

Bài báo này trình bày một số kết quả nghiên cứu

chế tạo màng lọc compozit từ xenlulozơ axetat và

xenlulozơ nitrat trên nền vải cotton. Ảnh hưởng của

các điều kiện chế tạo đến tính chất của lớp đỡ, lớp

bề mặt của màng compozit được khảo sát và đánh

giá qua khả năng lọc tách men bia trong dịch bia sau

quá trình lên men phụ.

2. THỰC NGHIỆM

Màng compozit được làm từ các nguyên liệu

xenlulozơ axetat (TLPT 50000 dalton, 98%)) và

xenlulozơ nitrat (TLPT 60000 dalton, 98%) trên nền

vải cotton. Màng được chế tạo bằng phương pháp

đảo pha [10]. Để chế tạo lớp đỡ, hoà tan xenlulozơ

nitrat và phụ gia trong dung môi axeton thu được

dung dịch đồng nhất, sau đó tạo thành lớp mỏng trên

nền cotton với chiều dày xác định, rồi cho bay hơi

dung môi. Lớp hoạt động được chế tạo bằng cách

trải dung dịch xenlulozơ axetat và phụ gia pha trong

dung môi axeton lên lớp đỡ, tiếp tục cho bay hơi

dung môi, rửa sạch màng và sấy khô. Các điều kiện

chế tạo lớp đỡ và lớp bề mặt được khảo sát riêng

(nồng độ polyme, chiều dày lớp dung dịch, thành

phần phụ gia). Tính chất tách của màng được đánh

giá qua độ trong của dịch lọc thu được (dịch bia sau

quá trình men phụ) và năng suất lọc của màng tại áp

suất xác định.

3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. Chế tạo lớp đỡ

3.1.1. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ xenlulozơ

nitrat

Dung dịch xenlulozơ nitrat (CN) trong dung môi

axeton có nồng độ thay đổi từ 10 đến 90 g/l được tạo

thành lớp mỏng với chiều dày 0,3 mm trên nền

cotton, cho bay hơi dung môi trong 30 phút. Lớp đỡ

hình thành được rửa sạch và sấy khô. Dịch bia sau

khi lên men phụ có độ đục 97,0 (NTU) được lọc qua

lớp đỡ ở áp suất 0,5 atm. Kết quả thực nghiệm được

đưa ra ở bảng 1.

Vai trò của lớp đỡ là nhằm làm tăng độ bền cơ

học mà không cản trở sự vận chuyển của dịch lọc

qua màng. Do đó, năng suất lọc và độ bền cơ học là

hai yếu tố chính để lựa chọn điều kiện chế tạo lớp đỡ.

Kết quả ở bảng 1 cho thấy, khi tăng hàm lượng

TẠP CHÍ HÓA HỌC T. 50(3) 278-281 THÁNG 6 NĂM 2012