Модифікування полівініліденфлуоридних мембран наночастинками магнетиту
In view of the chemical stability and inactivity of the polymer, polyvinylidene fluoride membranes are widely used in the processes of concentration, separation and fractionation of substances of different chemical nature. Because of the hydrophobic nature of the surface, these membranes are highly...
Збережено в:
| Дата: | 2018 |
|---|---|
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2018
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/467 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
Репозитарії
Chemistry, Physics and Technology of Surface| _version_ | 1856543899506442240 |
|---|---|
| author | Konovalova, V. V. Kolesnyk, I. S. Burban, A. F. Tsaryk, S. M. |
| author_facet | Konovalova, V. V. Kolesnyk, I. S. Burban, A. F. Tsaryk, S. M. |
| author_sort | Konovalova, V. V. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2022-06-29T10:04:00Z |
| description | In view of the chemical stability and inactivity of the polymer, polyvinylidene fluoride membranes are widely used in the processes of concentration, separation and fractionation of substances of different chemical nature. Because of the hydrophobic nature of the surface, these membranes are highly exposed to contamination, which significantly reduces their useful life. This paper is devoted to the development of a method of modifying the surface of polyvinylidene fluoride membranes with water-soluble polymers containing amino groups such as polyethyleneimine of branched structure and polyallylamine hydrochloride of linear one. The advantage and novelty of this method consist in the simplicity of modification (only one stage) and the usage of cheap non-aggressive reagents. Polymer grafted to the membrane surface was used as a linker for immobilization of magnetite nanoparticles. Magnetic nanoparticles fixed on polymeric linkers create oscillations in the boundary layer and cause additional turbulization when an external magnetic field is applied. Membranes modification with polyethyleneimine and polyallylamine hydrochloride is confirmed by IR spectroscopy. Immobilization of magnetite nanoparticles onto the membrane surface is confirmed by scanning electron microscopy. Surface properties of modified membranes are studied using electrokinetic analysis. It has been shown that grafting of the branched linker increases zeta potential of the membrane surface in two times comparing with the linear one. The transport properties of magnetically active membranes were studied in the process of ultrafiltration of BSA solutions. The dependence of the volume flux through the membranes on the applied pressure at various concentrations of protein has been studied. It is shown that immobilization of magnetite nanoparticles on the membrane and their movement in the boundary layer under the influence of a magnetic field reduces the effect of concentration polarization. |
| first_indexed | 2025-07-22T19:33:18Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-467 |
| institution | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-17T12:07:54Z |
| publishDate | 2018 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-4672022-06-29T10:04:00Z Modification of polyvinylidene fluoride membranes with magnetite nanoparticles Модифицирование поливинилиденфторидных мембран наночастицами магнетита Модифікування полівініліденфлуоридних мембран наночастинками магнетиту Konovalova, V. V. Kolesnyk, I. S. Burban, A. F. Tsaryk, S. M. polyvinylidene fluoride membrane magnetite nanoparticles ultrafiltration concentration polarization полівініліденфлуоридна мембрана наночастинки магнетиту ультрафільтрація концентраційна поляризація поливинилиденфторидная мембрана наночастицы магнетита ультрафильтрация концентрационная поляризация In view of the chemical stability and inactivity of the polymer, polyvinylidene fluoride membranes are widely used in the processes of concentration, separation and fractionation of substances of different chemical nature. Because of the hydrophobic nature of the surface, these membranes are highly exposed to contamination, which significantly reduces their useful life. This paper is devoted to the development of a method of modifying the surface of polyvinylidene fluoride membranes with water-soluble polymers containing amino groups such as polyethyleneimine of branched structure and polyallylamine hydrochloride of linear one. The advantage and novelty of this method consist in the simplicity of modification (only one stage) and the usage of cheap non-aggressive reagents. Polymer grafted to the membrane surface was used as a linker for immobilization of magnetite nanoparticles. Magnetic nanoparticles fixed on polymeric linkers create oscillations in the boundary layer and cause additional turbulization when an external magnetic field is applied. Membranes modification with polyethyleneimine and polyallylamine hydrochloride is confirmed by IR spectroscopy. Immobilization of magnetite nanoparticles onto the membrane surface is confirmed by scanning electron microscopy. Surface properties of modified membranes are studied using electrokinetic analysis. It has been shown that grafting of the branched linker increases zeta potential of the membrane surface in two times comparing with the linear one. The transport properties of magnetically active membranes were studied in the process of ultrafiltration of BSA solutions. The dependence of the volume flux through the membranes on the applied pressure at various concentrations of protein has been studied. It is shown that immobilization of magnetite nanoparticles on the membrane and their movement in the boundary layer under the influence of a magnetic field reduces the effect of concentration polarization. Благодаря химической стойкости и инертности полимера, поливинилиденфторидные мембраны широко используются в процессах концентрирования, разделения и фракционирования веществ различной химической природы. Из-за гидрофобной поверхности данные мембраны наиболее подвержены загрязнению, что существенно снижает срок их эксплуатации. Данная работа посвящена разработке методики модификации поверхности поливинилиденфторидных мембран водорастворимыми полимерами, содержащими аминогруппы: полиэтиленимином на разветвленной структуры и полиалиламингидрохлоридом линейной структуры. Преимуществом и новизной данного метода является простота модификации (в одну стадию) и использование дешевых и неагрессивных реагентов. Привитый к поверхности мембраны полимер был использован как спейсер для иммобилизации наночастиц магнетита. Магнитные наночастицы, закрепленные на полимерном спейсере, при наложении внешнего магнитного поля создают колебания в диффузионном примембранном слое и вызывают дополнительную турбулизацию. Модификация мембран полиэтиленимином и полиалиламингидрохлоридом подтверждена методом ИК-спектроскопии. Иммобилизация наночастиц магнетита на мембранах подтверждена методом сканирующей электронной микроскопии. Поверхностные свойства модифицированных мембран исследованы с помощью электрокинетического анализа. Показано, что прививка разветвленного спейсера ПЭИ вдвое увеличивает дзета-потенциал поверхности мембран по сравнению с линейным. Транспортные свойства магнитоактивных мембран изучены в процессе ультрафильтрации растворов БСА. Исследована зависимость объемного потока через мембраны от приложенного давления при различных концентрациях белка. Показано, что иммобилизация наночастиц магнетита на мембране и их движение в примембранном слое под воздействием магнитного поля снижает эффект концентрационной поляризации. Зважаючи на хімічну стійкість та інертність полімера, полівініліденфлуоридні мембрани широко використовуються у процесах концентрування, розділення та фракціонування речовин різної хімічної природи. Через гідрофобність поверхні дані мембрани найбільш схильні до забруднення, що суттєво знижує термін їхньої експлуатації. Дана робота присвячена розробці методики модифікування поверхні полівініліденфлуоридних мембран водорозчинними полімерами, що містять аміногрупи: поліетиленіміном (ПЕІ) розгалуженої структури та поліаліламінгідрохлоридом лінійної структури. Перевагою та новизною даного методу є простота модифікації (в одну стадію) та використання дешевих і неагресивних реагентів. Прищеплений до поверхні мембран полімер був використаний як спейсер для іммобілізації наночастинок магнетиту. Магнітні наночастинки, закріплені на полімерному спейсері, при накладанні зовнішнього магнітного поля створюють коливання в дифузійному примембранному шарі та викликають додаткову турбулізацію. Модифікація мембран поліетиленіміном та поліаліламінгідрохлоридом підтверджена методом ІЧ-спектроскопії. Іммобілізація наночастинок магнетиту на мембранах підтверджена методом сканувальної електронної мікроскопії. Поверхневі властивості модифікованих мембран досліджені за допомогою електрокінетичного аналізу. Показано, що прищеплення розгалуженого спейсера ПЕІ вдвічі збільшує дзета-потенціал поверхні мембран у порівнянні з лінійним. Транспортні властивості магнітоактивних мембран вивчені у процесі ультрафільтрації розчинів БСА. Досліджена залежність об’ємного потоку через мембрани від прикладеного тиску при різних концентраціях білка. Показано, що іммобілізація наночастинок магнетиту на мембрані та їхній рух у примембранному шарі під впливом магнітного поля знижує ефект концентраційної поляризації. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2018-08-23 Article Article application/pdf https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/467 10.15407/hftp09.03.203 Chemistry, Physics and Technology of Surface; Vol. 9 No. 3 (2018): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 203-211 Химия, физика и технология поверхности; Том 9 № 3 (2018): Химия, физика и технология поверхности; 203-211 Хімія, фізика та технологія поверхні; Том 9 № 3 (2018): Хімія, фізика та технологія поверхні; 203-211 2518-1238 2079-1704 10.15407/hftp09.03 uk https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/467/469 Copyright (c) 2018 V. V. Konovalova, I. S. Kolesnyk, A. F. Burban, S. M. Tsaryk |
| spellingShingle | полівініліденфлуоридна мембрана наночастинки магнетиту ультрафільтрація концентраційна поляризація Konovalova, V. V. Kolesnyk, I. S. Burban, A. F. Tsaryk, S. M. Модифікування полівініліденфлуоридних мембран наночастинками магнетиту |
| title | Модифікування полівініліденфлуоридних мембран наночастинками магнетиту |
| title_alt | Modification of polyvinylidene fluoride membranes with magnetite nanoparticles Модифицирование поливинилиденфторидных мембран наночастицами магнетита |
| title_full | Модифікування полівініліденфлуоридних мембран наночастинками магнетиту |
| title_fullStr | Модифікування полівініліденфлуоридних мембран наночастинками магнетиту |
| title_full_unstemmed | Модифікування полівініліденфлуоридних мембран наночастинками магнетиту |
| title_short | Модифікування полівініліденфлуоридних мембран наночастинками магнетиту |
| title_sort | модифікування полівініліденфлуоридних мембран наночастинками магнетиту |
| topic | полівініліденфлуоридна мембрана наночастинки магнетиту ультрафільтрація концентраційна поляризація |
| topic_facet | polyvinylidene fluoride membrane magnetite nanoparticles ultrafiltration concentration polarization полівініліденфлуоридна мембрана наночастинки магнетиту ультрафільтрація концентраційна поляризація поливинилиденфторидная мембрана наночастицы магнетита ультрафильтрация концентрационная поляризация |
| url | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/467 |
| work_keys_str_mv | AT konovalovavv modificationofpolyvinylidenefluoridemembraneswithmagnetitenanoparticles AT kolesnykis modificationofpolyvinylidenefluoridemembraneswithmagnetitenanoparticles AT burbanaf modificationofpolyvinylidenefluoridemembraneswithmagnetitenanoparticles AT tsaryksm modificationofpolyvinylidenefluoridemembraneswithmagnetitenanoparticles AT konovalovavv modificirovaniepolivinilidenftoridnyhmembrannanočasticamimagnetita AT kolesnykis modificirovaniepolivinilidenftoridnyhmembrannanočasticamimagnetita AT burbanaf modificirovaniepolivinilidenftoridnyhmembrannanočasticamimagnetita AT tsaryksm modificirovaniepolivinilidenftoridnyhmembrannanočasticamimagnetita AT konovalovavv modifíkuvannâpolívínílídenfluoridnihmembrannanočastinkamimagnetitu AT kolesnykis modifíkuvannâpolívínílídenfluoridnihmembrannanočastinkamimagnetitu AT burbanaf modifíkuvannâpolívínílídenfluoridnihmembrannanočastinkamimagnetitu AT tsaryksm modifíkuvannâpolívínílídenfluoridnihmembrannanočastinkamimagnetitu |