Membrane fabrication using nanocrystalline cellulose

Selüloz, moleküller içi ve moleküller arası hidrojen bağlarından dolayı birçok çözücüye dirençli bir hidrofilik biyopolimerdir ve kirlenmeye karşı dirençlidir, bu da selülozu sulu ve organik ortamlarda membran uygulamaları için çekici kılar. Nanokristalin selüloz (NKS), yüksek yüzey alanı, çubuk benzeri yapısı, iyi dispersiyon yetenekleri, biyolojik olarak parçalanabilirlik ve nano boyutları nedeniyle gelecek vaat eden bir malzemedir. NKS, mineral asitler kullanılarak selülozun asit ile hidrolize edilip amorf bölgelerinin sindirilmesi ile elde edilir ve bu işlem sonucunda kristal nanolifler kalır. Bu çalışmada temel amaç nanokristalin selüloz kullanarak membran imalatı yapmaktır. İlk prosedür, seçici bir membran tabakası oluşturmak için bir destek membranı üzerinde bir NCC süspansiyonunun kontrollü çökeltilmesi yoluyla membranlar üretildi ve bu membranların stabilitesi, morfolojisi ve ayırma performansı incelendi. Diğer bir prosedürde ise çözünen madde reddini arttırma nihai amacı ile geliştirilmiş kristalliği olan tüm selüloz nanokompozit membranlar, ya NKS'nin membran döküm çözeltisine eklenmesi ya da selülozun kısmi çözünmesi ile üretildi. % 50 sulu H2SO4 çözeltisi kullanılarak, 10 ml / g asit selüloz oranı ve 30 dakika reaksiyon süresi (NCC50H2SO4-pamuk-30/10) ile ~ 250 nm uzunluğunda ve ~ 30 nm genişliğinde NCC üretildi ve biriktirme yöntemi ile membran üretiminde kullanıldı. NCC'nin stabil kolloidlerinin CA veya PES destek membranı üzerinde çökeltilmesi için 200 mM AlCl3 ve 1 M NaOH kullanıldı. CA10 destek membranı üzerinde farklı NCC biriktirme miktarları, NCC membranı üzerindeki birikim kalınlığı etkisini görmek için kullanıldı. NCC'nin CA10 destek membranı üzerinde birikmesi, birikinti miktarıyla orantılı olarak saf su geçirgenliğini azalttı ve tüm biriktirme miktarları için Mavi Dekstranın (5 kDa) reddini % 52'den ̴ % 90'a yükseltti. Ayrıca 0.24 mg / cm2 birikimli membranlar suda 1 haftaya kadar stabil kalmıştır. Ek olarak, biriken NCC'nin alkali desülfasyonu ile üretilen membranlar, muhtemelen destek membran gözenekleri üzerindeki yüksek alkaliliğin etkisinden dolayı, gözeneksiz düzgün birikime sebep olmadı. NCC veya kısmen çözünmüş selüloz içeren polimer çözeltileri kullanılarak imal edilen membranlar, selülozun kristalli bölgelerinin topaklaşması, şişmesi veya tamamen çözünmesi nedeniyle iyileştirilmiş reddetme değerleri elde edilemedi.