Modifikace membrán s využitím nanotechnologií
Abstract
Předložená disertační práce je zaměřena zejména na povrchové modifikace komerčně dostupných ultrafiltračních membrán a na přípravu polyethersulfonových ultrafiltračních membrán s tzv. smíšenou matricí. Komerční ultrafiltrační membrány byly modifikovány prostřednictvím tří různých metod; metodou založenou na difuzi iontů stříbra s jejich následnou redukcí a tepelnou stabilizací, metodou založenou na polyethyleniminové imobilizaci nanočástic stříbra do membránové struktury a metodou tepelně-tlakové laminace nanovlákenné vrstvy s obsahem nanočástic stříbra, jejíž příprava byla rovněž cílem této práce. Ačkoli se podařilo připravenou nanovlákenou vrstvu na membránový povrch zafixovat s dostatečnou pevností a minimální ztrátou morfologie, bylo pozorováno významné vyplavování stříbra z nanovláken. Optimalizací podmínek přípravy, zejména volbou vhodného prekurzoru nanočástic stříbra (disperze behenátu stříbrného), se podařilo minimalizovat vyplavování stříbra z nanovlákenné vrstvy, čímž byly zároveň prodlouženy antimikrobiální vlastnosti této vrstvy. S výjimkou modifikace membránového povrchu prostřednictvím nanovláken bylo dosaženo poklesu tendence k zanášení, tedy snížení adherace nežádoucích složek na povrch membrány. Ta představuje zásadní negativní jev membránových technologií při filtraci vod s obsahem organických látek, včetně mikroorganismů. Pro přípravu polyethersulfonových membrán se smíšenou matricí byly kromě nanočástic stříbra použity také nejrůznější komerční a disperzní nanočástice, u nichž se předpokládal antimikrobiální efekt. Zejména přídavek nanočástic oxidu měďnatého a disperzních nanočástic oxidu titaničitého s přídavkem stříbra v polymerní matrici, vedl k membránám vykazujícím nižší tendenci k zanášení membránového povrchu při zachování jejich selektivity. U těchto membrán bylo dále pozorováno zvýšení hydrofility a stabilita aditiv v polymerní matrici. Dosažené výsledky prezentované v této disertační práci naznačují aplikační potenciál těchto kompozitních a modifikovaných membrán, například pro filtrace odpadních vod s vysokým obsahem nerozpuštěných látek a mikroorganismů.