Nghiên cứu chế tạo màng lọc nanocomposite trên cơ sở vật liệu polyamide ứng dụng khử muối và arsenic trong nước bằng phương pháp thẩm thấu bốc hơi - NCS. Phạm Minh Xuân

Tên luận án: Nghiên cứu chế tạo màng lọc nanocomposite trên cơ sở vật liệu polyamide ứng dụng khử muối và arsenic trong nước bằng phương pháp thẩm thấu bốc hơi
Chuyên ngành: Kỹ thuật hóa học                
Mã số: 62520301
Họ tên NCS: Phạm Minh Xuân
Người hướng dẫn: GS. TS. Mai Thanh Phong, PGS. TS. Huỳnh Kỳ Phương Hạ
Cơ sở đào tạo: Trường Đại học Bách khoa, Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh
Thông tin tóm tắt về những đóng góp mới về mặt học thuật, lý luận của luận án
Thẩm thấu bốc hơi  qua màng (PV) là một công nghệ tách chọn lọc tiềm năng trong lĩnh vực xử lý nước, đặc biệt phù hợp với dung dịch muối có độ mặn cao và khắc phục được những khuyết điểm của công nghệ lọc màng RO và NF như không phụ thuộc vào nồng độ muối trong dung dịch nhập liệu, có hiệu suất lọc muối cao hơn và ít bị ảnh hưởng bởi các hiện tượng đóng cặn muối vô cơ, sự tích tụ các chất hữu cơ và phát triển của vi sinh vật trong quá trình hoạt động. Hiệu suất và độ thẩm thấu nước của màng lọc thẩm thấu bốc hơi đóng vai trò quyết định trong công nghệ này. Màng lọc dạng màng mỏng composite trên cơ sở vật liệu polyamide (TFC-PA) có tiềm năng ứng dụng cho công nghệ tách lọc các ion muối và ion độc hại khác trong môi trường nước nhờ quá trình tổng hợp đơn giản, có khả năng kiểm soát cấu trúc và các tính chất hóa lý của màng lọc, từ đó có thể điều chỉnh được hiệu quả chọn lọc theo mong muốn. Tuy nhiên, khả năng ứng dụng của màng TFC-PA trong thẩm thấu bốc hơi hiện vẫn còn ít được nghiên cứu. Từ đó, luận án được thực hiện nhằm phát triển và đánh giá khả năng ứng dụng của TFC-PA trong công nghệ PV thông qua điều chỉnh điều kiện chế tạo và biến tính màng với  mục tiêu loại bỏ muối và arsenic trong nước.
Nội dung nghiên cứu được triển khai theo ba hướng chính:
(1) Chế tạo màng TFC-PA bằng phương pháp trùng ngưng tại bề mặt phân pha (IP) với các cấu trúc monomer amine khác nhau được khảo sát nhằm xác định loại cấu trúc màng polyamide thích hợp cho ứng dụng trong PV.  Piperazine (PIP) là monomer cho thấy đặc tính phù hợp hơn với quá trình PV, nhờ khả năng tạo lớp polyamide có độ ưa nước cao, thông lượng thẩm thấu vượt trội và hiệu quả loại bỏ muối cũng như arsenic tương đương với các màng TFC-PA tạo thành từ các loại monomer amine khác.
(2) Biến tính màng được thực hiện theo hai hướng: biến tính với nano TiO2 vô cơ và amino acid. Trong đó, biến tính bằng lysine được triển khai theo quy trình đơn giản, thân thiện với môi trường. Kết quả cho thấy phương pháp này giúp thông lượng thẩm thấu đạt 29,5 kg/m².h (tăng 38,5%) so với màng TFC-PA không biến tính, đồng thời duy trì hiệu quả loại bỏ muối và arsenic ở mức cao. Cách tiếp cận này góp phần cung cấp dữ liệu thực nghiệm ban đầu và định hướng cho việc ứng dụng vật liệu TFC-PA trong hệ PV xử lý nước.
(3) Hiệu quả phân tách của các màng được đánh giá tương ứng với từng điều kiện chế tạo và biến tính, thông qua các thông số như thông lượng và hiệu suất loại bỏ muối, arsenic. Việc đánh giá được kết hợp với phân tích đặc tính hóa lý nhằm xác lập mối liên hệ giữa cấu trúc vật liệu và hiệu quả phân tách màng trong quá trình PV
Những kết quả thu được từ luận án góp phần bổ sung cơ sở khoa học cho việc nghiên cứu và ứng dụng vật liệu TFC-PA trong công nghệ thẩm thấu bốc hơi, đặc biệt trong xử lý nước mặn, nước lợ và nước ô nhiễm chứa arsenic. Kết quả nghiên cứu cũng có thể làm cơ sở tham khảo cho các nghiên cứu tiếp theo về thiết kế và cải tiến vật liệu màng theo hướng bền vững và hiệu quả hơn.