Chế tạo màng trao đổi anion từ polyvinyl alcohol và glycidyltrimethyl-ammonium chloride sử dụng cho thiết bị khử ion điện dung màng

Nghiên cứu này tập trung chế tạo màng composite từ polyvinyl alcohol (PVA), glycidyltrimethylammonium chloride (GTMAC), và glutaric anhydride (GA) như một màng trao đổi anion độc lập hoặc được gắn lên điện cực carbon, nghiên cứu độ hấp thu nước và khả năng dẫn ion của màng, đồng thời sử dụng điện cực phủ màng composite PVA/GTMAC/GA trong thiết bị MCDI nhằm đánh giá khả năng hoạt động của màng trao đổi ion so với màng trao đổi anion công nghiệp.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Chế tạo màng trao đổi anion từ polyvinyl alcohol và glycidyltrimethyl-ammonium chloride sử dụng cho thiết bị khử ion điện dung màng Tạp chí Khoa học & Công nghệ tập 6, số 1 29 Chế tạo màng trao đổi anion từ polyvinyl alcohol và glycidyltrimethyl- ammonium chloride sử dụng cho thiết bị khử ion điện dung màng Nguyễn Ngân Tuấn1,2, Ngô Hoàng Long1, Nguyễn Ngọc Như Quỳnh2, Nguyễn Thanh Tùng1 1 Trung tâm Nghiên cứu Chuyển giao Công nghệ Việt Hàn, Viện Kĩ thuật Công nghệ cao, Trường Đại học Nguyễn Tất Thành 2 Bộ môn Hóa Lí, Khoa Hóa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG TP.HCM nntuan@ntt.edu.vn, longnh@ntt.edu.vn Tóm tắt Công nghệ khử ion điện dung màng là một công nghệ khử mặn tiên tiến sử dụng Nhận 03/04/2023 dòng điện giữa hai điện cực được phủ màng trao đổi ion để loại bỏ muối ra khỏi Được duyệt 05/06/2023 dung dịch. So với thiết bị khử ion điện dung thông thường, việc sử dụng màng trao Công bố 31/07/2023 đổi ion (khử ion điện dung màng) giúp thiết bị tối ưu hóa hiệu suất khử muối và hiệu quả sử dụng năng lượng. Nghiên cứu này đã sử dụng polyvinyl alcohol, glycidyltrimethylammonium chloride, và glutaric anhydride để chế tạo màng trao đổi anion độc lập hoặc được gắn lên điện cực carbon. Màng composite Từ khóa PVA/GTMAC/GA giúp giảm độ hấp thu nước và cải thiện khả năng dẫn điện cho Màng trao đổi anion, màng, giúp màng có khả năng ứng dụng trong điện cực của thiết bị khử ion điện điện dung khử ion, dung màng. Hiệu suất khử muối của màng trao đổi anion PVA/GTMAC/GA không polyvinyl alcohol, thua kém nhiều so với màng trao đổi anion công nghiệp, mở ra một hướng mới glycidyltrimethylammonium trong việc chế tạo màng composite từ những hóa chất rẻ tiền cùng với phương pháp chloride, glutaric anhydride sản xuất nhanh gọn và đơn giản. ® 2023 Journal of Science and Technology − NTTU 1 Giới thiệu nhất ảnh hưởng đến hiệu suất làm việc của thiết bị MCDI [14], trong đó cấu tạo của màng và các nhóm chức có Công nghệ khử ion điện dung (Capacitive Deionization mặt trong màng đóng vai trò quan trọng quyết định tính − CDI) đã và đang trở thành một công nghệ khử muối chất của màng trao đổi ion. Cấu tạo khung của màng trao hiện đại và được sử dụng rộng rãi trong những năm gần đổi ion quyết định độ bền nhiệt, độ bền cơ học, độ bền đây. CDI có những ưu điểm như hiệu quả cao, dễ sử hóa học cũng như khả năng hấp thụ nước của màng, dụng, giá thành thấp, và giảm ô nhiễm thứ cấp, nhất là trong khi đó các nhóm chức có thể điều chỉnh khả năng đối với những vùng nước lợ, nơi có nồng độ muối thấp hấp phụ và độ chọn lọc ion của màng [15]. [1, 2]. Công nghệ khử ion điện dung màng (MCDI) được PVA là một loại vật liệu phổ biến, rẻ tiền và thân thiện với cải tiến từ công nghệ CDI bằng cách gắn thêm màng trao môi trường, thường được dùng để chế tạo màng do khả đổi anion (AEM) hoặc màng trao đổi cation (CEM) lên năng dễ tạo liên kết khâu mạng [16, 17]. Tuy nhiên, do trên bề mặt điện cực [1, 3] giúp ngăn cản sự chuyển động thiếu các nhóm định chức mà PVA thường có độ dẫn ion của các ion đối và chỉ cho phép các ion cùng dấu đi qua kém [18], nên thường phải thêm các nhóm định chức dẫn màng vào điện cực [4]. Điều này giúp tăng cường hiệu ion khác như hydroxyl (–OH), carboxylate (–COOH), suất và tốc độ khử muối [5-8], tăng cường hiệu suất sử sulfonate (–RSO3), amine (–NH2), và ammonium tứ cấp dụng dòng điện [7-10], tiêu tốn ít điện năng và có khả (–NR4) [19]. Các hợp chất này có khả năng tạo liên kết năng tái sử dụng năng lượng [9, 11-13]. Màng trao đổi khâu mạng với các nhóm hydroxyl trong cấu trúc của ion (IEM) là một trong những thành phần quan trọng Đại học Nguyễn Tất Thành 30 Tạp chí Khoa học & Công nghệ tập 6, số 1 PVA để tạo thành cấu trúc mạng lưới và cải thiện khả 4 giờ để thực hiện quá trình khâu mạch. Màng sau khi năng dẫn ion [20, 21]. sấy được ngâm trong 50 mL dung dịch NaCl 0,5 M Nghiên cứu này tập trung chế tạo màng composite từ trong 20 phút, tiếp tục ngâm trong 50 mL nước cất polyvinyl alcohol (PVA), glycidyltrimethylammonium trong 20 phút. Sau đó màng được làm khô bằng cách ...