Kotoran organik seperti bahan-bahan asid humik (HA) menyumbang kepada perubahan takterbalikkan kepada permukaan membran and penurunan fluks dalam proses-proses pemisahan membran. Untuk mengurangkan pengotoran di atas membran, kajian ini meneroka pengubahsuaian membrane selulosa asetat (CA) melalui kaedah salutan berlapisan menggunakan chitosan, poli(stirenasulfonat) (PSS) dan poly(dialildimetilammonium klorida) (PDDA). Permukaan membran CA yang diubah suai kemudiannya disaluti dengan nanopartikel magnetic berfungsi (F-MNPs) dengan PSS pada permukaan membran selulosa asetat (CA). Kestabilan koloid F-MNPs telah disahkan melalui penyerakan cahaya dinamik (DLS). Mikroskop imbasan medan pancaran elektron (FESEM), spektroskopi penyerakan tenaga X-ray (EDS) dan spektroskopi inframerah transformasi Fourier (FTIR) mengesahkan kehadiran CS, PSS, PDDA dan F-MNPs pada permukaan membran dan perubahan morfologi permukaan membran. Di samping itu, analisis pengotoran membran CA yang diubahsuai juga disiasat dengan dan tanpa kehadiran medan magnet berselang-seli melalui kajian penurasan. Keputusan menunjukkan bahawa membran F-MNPs-CA yang dibangunkan dalam kajian ini mencapai kecekapan yang lebih tinggi untuk penyingkiran kotoran asid humik apabila didedahkan kepada medan magnet luar yang berselang-seli. Yang ketara, membran dengan tiga lapisan 2500 ppm F-MNPs mengekalkan fluks normal 24.32% lebih tinggi daripada tanpa kehadiran medan magnet berselang-seli. Semasa penurasan, medan magnet luar secara tidak langsung menjana daya kilas yang memutarkan F-MNP di permukaan membran yang melepaskan kotoran HA. Pergerakan F-MNPs turut mengurangkan pengutuban kepekatan pada permukaan membran dan seterusnya mengurangkan kecenderungan terhadap pengotoran membran. Hasil penurasan juga menunjukkan bahawa lapisan F-MNPs yang tinggi tidak semestinya mengekalkan fluks normal yang lebih tinggi seperti yang ditunjukkan dalam kes membran komposit dengan 5 lapisan 2500ppm F-MNPs. Hal Ini disebabkan penembusan F-MNPs ke dalam membran CA seperti dilihat pada keputusan keratan rentas EDS membran komposit. Prestasi penolakan baik yang lebih daripada 90% juga diperoleh bagi ketiga-tiga jenis membran komposit. Apabila keputusan yang diperolehi dibandingkan dengan kajian sama yang dijalankan pada masa lalu, didapati bahawa walaupun pengubahsuaian membran dalam kajian ini memakan masa yang lama, membran tidak menunjukkan keberkesanan yang sama. Model penyekatan penurasan menunjukkan bahawa keempat-empat model memainkan peranan yang penting dalam pengotoran membrane kerana nilai R2 yang hampir sama. Hal Ini seterusnya disahkan oleh hasil imej FESEM dan porometer membran yang menunjukkan perbezaan saiz struktur liang besar yang mendorong kesemua empat mekanisme menyekat membrane. Keputusan ini memberikan sedikit pemahaman terhadap pengawalan kadar pengotoran membran yang amat berguna untuk pemulihan alam sekitar.
_______________________________________________________________________________________________________
Organic foulants, such as humic acid (HA) substances, contribute to the irreversible fouling and flux decline in membrane separation processes. To reduce the membrane fouling potential, this study explores the modification of cellulose acetate (CA) membrane through layer-by-layer assembly method using chitosan (CS), poly(styrenesulfonate) (PSS) and poly(diallyldimethylammonium chloride) (PDDA). The modified CA membrane was then end-capped with functionalized magnetite nanoparticles (F-MNP) with PSS on the surface of the cellulose acetate (CA) membrane. The colloidal stability of F-MNPs was confirmed through dynamic light scattering (DLS). Field emission scanning electron microscopy (FESEM), energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS) and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) confirmed the presence of CS, PSS, PDDA and F-MNPs on the membrane surface and the changes to morphology of membrane surface. In addition, the fouling analysis of the modified CA membranes were also being investigated with and without the presence of an alternating magnetic field through the filtration study. The results show that the magnetically responsive F-MNPs-CA membrane developed in this study achieved higher efficiency for the removal of humic acid foulants when they were exposed to an alternating external magnetic field. Notably, the membrane with three layers of 2500ppm F-MNPs retained 24.32% higher normalized flux. During filtration, the external magnetic field indirectly generated a torque that twisted the deposited Fe3O4 on the membrane surface causing detachment of foulants. The actuated F-MNPs consecutively reduced the concentration polarization at the top surface of the membrane and subsequently reduced the fouling tendency of the membrane. The filtration result also indicated that that higher layers of F-MNPs do not necessarily retain a higher normalized flux in the case of composite membrane with 5 layers of 2500ppm F-MNPs. This is due to the penetration of F-MNPs into the CA membrane as confirmed by the cross-section EDS of the composite membrane. A good rejection performance of above 90% was also obtained for all three types of composite membranes. The results obtained were compared with similar work conducted in the past and is found that although the modification of membrane in the present study is tedious, it is not as effective. Filtration blocking models indicated that all four models played a critical role in the fouling of membrane during filtration due to similar R2 values. This was further confirmed by the FESEM image and porometer results of neat CA membrane which shows widely distributed pore structure which induces all four blocking mechanisms. These results provide some insight into the membrane’s antifouling property, which could be useful for environmental remediation.
Controlling membrane fouling through layer-by-layer assembly of polyelectrolyte and magnetite nanoparticles on cellulose acetate membrane / Vasanthan Pandiyan