Dalam kajian ini, membran asimetri baru dengan lapisan pra-memilih hasilan pejaman elektrik yang terdiri daripada gentian benang nano poli (vinil alkohol) (PVA) dan gentian benang nano komposit PVA yang bersepadu dengan dua jenis pengisi hidrofilik iaitu kuprum benzena-1,3,5-trikarboksilat (Cu-BTC) bersaiz mikron dan tiub-nano karbon dinding berlapis berfungsikan kumpulan karboksil (COOH-MWCNT) bersaiz nano berjaya dihasilkan. Membran PVA dilapiskan dengan gentian benang nano PVA, gentian benang nano komposit Cu-BTC/PVA dan COOH-MWCNT/PVA untuk masing-masing membentuk membran asimetri M0, MCuBTC dan MCOOH-MWCNT. Semua membran asimetri mempamerkan peningkatan prestasi dalam penyahhidratan 1,4-dioxan melalui proses penyejattelapan. Kejadian ini adalah kesan daripada lapisan pra-memilih berfungsi sebagai penapis hidrofilik yang memerangkap molekul air. Prestasi penyejattelapan membran meningkat dalam susunan berikut: membran PVA < M0 < MCOOH-MWCNT < MCuBTC. Berbanding dengan membran PVA, M0 menunjukkan menunjukkan peningkatan hampir 50% dalam fluks penelapan air serentak dengan peningkatan dalam faktor pemisahan. Antara membran MCuBTC dan MCOOH-MWCNT, membran MCuBTC mempamerkan prestasi penyejattelapan yang lebih baik. Prestasi membran MCuBTC meningkat dengan peningkatan kandungan Cu-BTC dari 0.5 hingga 1.0 wt.%. Di antara semua membran yang dikaji, membran MCuBTC dengan 1.0 wt.% Cu-BTC (MCuBTC(1.0)) mempamerkan fluks telapan dan factor pemisahan tertinggi dengan jumlah fluks penelapan sebanyak 87.69 g/m2·j, faktor pemisahan sebanyak 1852.32, kebolehtelapan air yang bernilai 2176.20 GPU, dan kememilihan membran untuk air yang bernilai 1417.52. Fluks penelapan air yang ditunjukkan oleh membran MCuBTC(1.0) adalah dua kali ganda daripada membran PVA, manakala faktor pemisahan meningkat dari 392.65 hingga 1852.32. Berbanding dengan M0, membran MCuBTC(1.0) menunjukkan peningkatan hampir 40% dalam fluks penelapan air bersama dengan peningkatan dalam faktor pemisahan. Walau bagaimanapun, di antara membran MCOOH-MWCNT dengan 0.5 dan 1.0 wt.% COOH-MWCNT, iaitu MCOOH-MWCNT(0.5) and MCOOH-MWCNT(1.0), prestasi penyejattelapan yang lebih baik ditunjukkan oleh MCOOH-MWCNT(0.5) dengan jumlah fluks penelapan yang bernilai 75.71 g/m2·j, faktor pemisahan yang bernilai 605.35, kebolehtelapan air yang bernilai 1836.08 GPU dan kememilihan membran untuk air yang bernilai 462.30. Peningkatan sebanyak lebih kurang 80% dan 20% dalam fluks penelapan air ditunjukkan oleh MCOOH-MWCNT(0.5) berbanding dengan membran PVA dan M0 masing-masing. Walaupun faktor pemisahan MCOOH-MWCNT(0.5) meningkat daripada 392.65 kepada 605.35 berbanding dengan membran PVA, faktor pemisahan berkurang dari 682.11 kepada 605.35 berbanding dengan M0. Paramater yang diramal dengan menggunakan model Rautenbach menunjukkan bahawa penyahhidratan 1,4-dioxan melalui proses penyejattelapan dikawal oleh proses penyerapan. _________________________________________________________________________
In this study, novel asymmetric membranes with pre-selective layer consist of electrospun poly(vinyl alcohol) (PVA) nanofibres and electrospun PVA nanofibres integrated with two different types of hydrophilic fillers i.e. micron-sized copper benzene-1,3,5-tricarboxylate (Cu-BTC) and nano-sized carboxyl multi-walled carbon nanotube (COOH-MWCNT), respectively were successfully fabricated. Electrospun PVA nanofibres, Cu-BTC/PVA and COOH-MWCNT/PVA composite nanofibres were deposited on dense PVA membranes to form M0, MCuBTC and MCOOH-MWCNT asymmetric membranes, respectively. All asymmetric membranes showed improved performance in the pervaporation dehydration of aqueous 1,4-dioxane solutions. This phenomenon is due to the electrospun hydrophilic nanofibre layer serving as a hydrophilic pre-selective barrier that traps water molecules. The pervaporation separation performance increased in the following order: dense PVA membrane < M0 < MCOOH-MWCNT < MCuBTC. Compared to dense PVA membrane, M0 exhibited an increment of almost 50% in water permeation flux accompanied with an increase in separation factor. Between MCuBTC and MCOOH-MWCNT membranes, MCuBTC membranes exhibited better separation performance. The performance of the MCuBTC membranes increases with increasing Cu-BTC loading of 0.5 to 1.0 wt.%. Among all the membranes studied, MCuBTC membrane incorporated with 1.0 wt.% Cu-BTC (MCuBTC(1.0)) exhibited the highest permeation flux and separation factor with a total
permeation flux of 87.69 g/m2·h, separation factor of up to 1852.32, water permeance of 2176.20 GPU, and water selectivity of 1417.52. The water permeation flux of the MCuBTC(1.0) membrane was double of that of the dense PVA membrane, while the separation factor increased from 392.65 to 1852.32. When compared to M0, MCuBTC(1.0) membrane provided an enhancement of nearly 40% in water permeation flux along with an increase in separation factor. However, among the MCOOH-MWCNT membranes integrated with 0.5 and 1.0 wt.% COOH-MWCNT, i.e. MCOOH-MWCNT(0.5) and MCOOH-MWCNT(1.0), respectively, better separation performance was demonstrated by MCOOH-MWCNT(0.5) with a total permeation flux of 75.71 g/m2·h, separation factor of 605.35, water permeance of 1836.08 GPU and membrane selectivity of 462.30 for water. An increment of around 80% and 20% in water permeation flux was achieved by the MCOOH-MWCNT(0.5) when compared to that of the dense PVA membrane and M0, respectively. Although the separation factor of MCOOH-MWCNT(0.5) increased from 392.65 to 605.35 when compared to the dense PVA membrane, a slight decrease in separation factor from 682.11 to 605.35 was observed when compared to M0. The parameters estimated using Rautenbach model showed that the dehydration of aqueous 1,4-dioxane solutions via pervaporation is dominantly governed by sorption process.
Pervaporation membrane containing electrospun poly(vinyl alcohol) composite nanofibre layer for dehydration of 1,4-dioxane_Yeang Qian Wen_K4_2018_MYMY