Selluloosamembraanien kehittäminen ja testaus

Tämän työn tavoitteena oli selvittää, kuinka selluloosan lisääminen vaikuttaa polysulfonirunkoisiin membraaneihin. Lisäksi työssä selvitettiin selluloosamembraanien modifiointia kitosaanilla ja bentoniitilla. Työssä muodostettiin membraanit faasi-inversiotekniikalla. Selluloosamembraanien valmistuksessa jauhettu selluloosa liuotettiin ioniseen nesteeseen. Sekä polysulfonista että selluloosasta valmistetuille membraaneille määritettiin puhdasvesivuot ja retentiot. Retention määrittämiseen käytettiin malliaineena dekstraanin vesiliuosta. Lisäksi määriteltiin polysulfonipohjaisten membraanien hydrofiilisyys tutkimalla membraanien pintojen ja vesipisaroiden välisiä kontaktikulmia. Polysulfonimembraaneihin lisätyn selluloosan havaittiin pienentävän puhdasvesivuota ja kasvattavan hydrofiilisyyttä mitä enemmän selluloosaa oli membraanimatriisissa. Kaikkien selluloosalla modifioitujen membraanien retentiot olivat suurempia kuin modifioimattoman polysulfonimembraanin. Kitosaanilla modifioitujen selluloosamembraanien valmistus ei onnistunut johtuen luultavasti kitosaanin liian suuresta partikkelikoosta. Bentoniitilla modifioitujen membraanien vuot olivat merkittävästi suuremmat sekä niiden retentiot pienemmät verrattuna modifioimattomaan selluloosamembraaniin. Tämä johtui luultavasti siitä, että bentoniitin lisääminen aiheutti membraanirakenteeseen reikiä.

The aim of this work was to research how the addition of cellulose affects polysulfone membranes. Also the modification of cellulose membranes with chitosan and bentonite was studied. Membranes were prepared using phase inversion method. Cellulose used in preparation of membranes was dissolved in ionic liquid. Both pure water flux (PFW) and rejection was determined for polysulfone and cellulose based membranes. Dextran solution was used for determination of rejection. The hydrophilicity of polysulfone membranes was quantified by studying the contact angle between membranes and water droplets. The addition of cellulose was observed to reduce PFW. The hydrophilicity of membranes was observed to increase with higher cellulose amounts. The rejection increased for all membranes with added cellulose when compared with pure polysulfone membrane. The modification of cellulose membranes with chitosan didn’t yield any improvements. It was thought to be because of particle size of chitosan. The PWF of bentonite modified cellulose membranes was significantly higher when compared with the PWF of pure cellulose membrane. The rejection was observed to be lower. These might have been caused by the addition of bentonite creating holes in membrane matrix.