การหาสภาวะที่เหมาะสมในการเตรียมฟิล์มบางนาโนคอมโพสิตที่มีการเติมสารละลายคอลลอยด์ของไทเทเนียมออกไซด์ด้วยวิธีการพื้นผิวตอบสนอง

Abstract

เทคโนโลยีการแยกด้วยเยื่อเลือกผ่านเป็นเทคโนโลยีที่ได้รับความนิยมสำหรับกระบวนการทำน้ำบริสุทธิ์ด้วยการแยกเกลือออกจากน้ำทะเล และระบบบำบัดน้ำ ปัญหาทั่วไปของการใช้งานเยื่อเลือกผ่านคือฟาวลิ่งที่ยึดเกาะบนพื้นผิวเยื่อเลือกผ่าน โดยพบว่าแนวโน้มของการเกิดคราบบนผิวเยื่อเลือกผ่านมีความสัมพันธ์กับสัณฐานวิทยาของพื้นผิว และความสามารถในการชอบน้ำหรือไม่ชอบน้ำของเยื่อเลือกผ่าน แนวทางในการพัฒนาเพื่อแก้ไขปัญหาเหล่านี้คือการแต่งเติมอนุภาคนาโนที่จะช่วยเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของพื้นผิวของเยื่อเลือกผ่านทั้งทางเคมี และทางกายภาพ หนึ่งในอนุภาคที่ได้รับการศึกษาคือไทเทเนียมออกไซด์ (TiO2) เนื่องจากมีคุณสมบัติที่โดดเด่น ทั้งด้านการทำความสะอาดตัวเอง การฆ่าเชื้อด้วยตนเอง และความสามารถในการสร้างพื้นผิวเยื่อเลือกผ่านที่ชอบน้ำมาก ในงานนี้จะเตรียมเยื่อเลือกผ่านนาโนคอมโพสิตฟิล์มบางโพลีเอไมด์ที่มีการเติมคอลลอยด์ของ TiO2 โดยปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันระหว่างวัฏภาค เพื่อหาสภาวะการเตรียมที่เหมาะสมที่สุด ที่จะทำให้ได้เยื่อเลือกผ่านที่มีการซึมผ่านสูง การกักกันเกลือ และความทนทานต่อเกิดฟาวลิ่งสูง โดยได้ประยุกต์ใช้วิธีการพื้นผิวการตอบสนอง ประกอบกับการออกแบบการทดลองแบบ Box-Behnken ทำการศึกษาตัวแปรประกอบด้วยสารเติมแต่ง 3 ชนิดในสารละลาย m-phenylenediamine (MPD) ได้แก่ TiO2 คอลลอยด์ โซเดียมโดเดซิลซัลเฟต (SDS) และไตรเอทิลเอมีน (TEA) และทดสอบความต้านทานการเกิดฟาวลิ่งบนพื้นผิวเยื่อเลือกผ่าน โดยโซเดียมแอลจิเนต (SA) เป็นตัวแทนสิ่งสกปรก จากการวิเคราะห์ RSM พบว่าปริมาณที่เหมาะสมของคอลลอยด์ TiO2, SDS และ TEA คือ 18.48 wt%, 0.15 wt% และ 1.9 wt.% ตามลำดับ ซึ่งได้จุดที่เหมาะสมที่สุดที่คาดการณ์ คือ การซึมผ่านของน้ำที่ 2.48 Lm-2h-1bar-1, การกักกันเกลือ 78.83 % และ 92.51%