Kesan pengotoran membrane oleh minyak merupakan isu kritikal dalam aplikasi air kumbahan. Masalah permukaan kotor dapat dikurangkan dengan memfungsikan membran bagi mempertingkatkan sifat-sifat hidrophilik. Walaubagaimanapun, dapat disimpulkan daripada penyelidikan terdahulu bahawa dengan meningkatkan hidrofilik permukaan adalah mekanisme yang boleh dilaksanakan untuk mengurangkankan permukaan daripada pengotoran, parameter lain seperti kekasaran dan morfologi membran juga antara faktor penyumbang. Dalam kajian ini, zarah 3-aminopropyltriethoxysilane silika yang diubahsuai (APTES-SiO2) telah disintesis melalui tindakbalas pengubah satu pot. Kaedah tindakbalas permukaan berdasarkan reka bentuk komposit pusat telah digunakan untuk menghasilkan membran HF komposit PES melalui proses pemutaran basah kering. Keputusan menunjukkan bahawa nisbah zarah bagi polietilena glikol terhadap zarah APTES-SiO2 mestilah bersamaan dengan 1 atau lebih daripada campuran untuk memastikan penyebaran APTES-SiO2 dalam matrik PES yang lebih baik serta mempertingkatkan prestasi. Formula larutan optimum yang diperolehi kemudiannya digunakan untuk membina membran komposit PES/APTES-SiO2 dengan mengubah nisbah etanol yang membentuk komposisi bendalir liang. Dari segi komposisi bendalir liang, membran HF yang diputar dengan 25/75 wt.% etanol menunjukkan morfologi permukaan yang lebih baik dan mempertingkatkan ciri-ciri penelapan. Ciri-ciri membran dikaji dari segi saiz liang, keliangan, kekasaran, hidrofilik, sifat mekanikal dan termal. Imej SEM bagi membran HF menunjukkan bahawa zarah telah berjaya dimasukkan dan disebarkan ke dalam matriks membran dengan baik. Kekasaran permukaan bagi semua membran komposit adalah lebih rendah berbanding dengan membran yang dikawal. Membran komposit PES/APTES-SiO2 menunjukkan peningkatan hidrofilik, kebolehtelapan dan permukaan yang anti kotor apabila diuji untuk aplikasi air kumbahan. Prestasi penolakan membran komposit PES/APTES-SiO2 semasa penapisan minyak sintetik dalam air menunjukkan bahawa penggabungan 2.5 wt.% APTES-SiO2 mampu mengeluarkan 99.87 minyak berbanding hanya 97.23 untuk membran tulen. Membran komposit didapati mempunyai pengurangan fluks relatif yang rendah, nisbah pemulihan fluks yang unggul dan rintangan terhadap pengotoran yang lebih baik berbanding dengan yang kawalan yang digunakan iaitu disebabkan oleh pengurangan kekasaran permukaan, struktur liang dan penyebaran zarah APTES-SiO2 yang baik di atas permukaan membran. Untuk mendapatkan butiran prestasi membran komposit yang lebih terperinci, keadaan operasi yang berbeza seperti tekanan transmembran, kepekatan suapan, dan kadar aliran suapan turut disiasat. Model blok perantaraan telah dikenalpasti sebagai faktor paling penting yang menyumbang kepada pengotoran membran. Kajian ini menunjukkan bahawa dengan memfungsikan permukaan SiO2 dengan APTES, membran HF dengan kekasaran permukaan yang rendah dan sifat-sifat anti kotoran boleh dicapai untuk penyingkiran minyak daripada emulsi minyak-dalam-air sintetik yang berkesan.
__________________________________________________________________________
Membrane fouling effect by oil is a critical issue in wastewater applications. Fouling can be mitigated by functionalizing the membrane with enhanced hydrophilic properties. Although, previous research have concluded that an increase in surface hydrophilicity is a feasible mechanism for fouling mitigation, other parameters such as membrane roughness and morphology may contribute as well. In this work, 3-aminopropyltriethoxysilane modified silica (APTES-SiO2) particle was synthesized via one pot reaction modification. Response surface methodology based on central composite design was used to prepare the PES composite HF membranes via dry-wet spinning process. The result shows that the ratio of polyethylene glycol to APTES-SiO2 particles must be equal to 1 or more than unity to ensure better dispersion of APTES-SiO2 in the PES matrix as well as improved performance. The optimum dope formulation obtained was subsequently used to develop PES/APTES-SiO2 composite membrane by varying ethanol fraction the bore fluid composition. In terms of bore fluid composition, HF membrane spun with 25/75 wt.% of ethanol shows a better surface morphology and improved permeation properties. Membrane properties were studied in terms of pore size, porosity, roughness, hydrophilicity, mechanical and thermal properties. The SEM images of the HF membranes shows that the particles have been successfully incorporated in the membrane matrix and well dispersed. The surface roughness of all composite membranes were lower as compared to the controlled membrane. The PES/APTES-SiO2 composite membrane show an improved hydrophilicity, permeability and anti-fouling effects when tested for wastewater applications. The rejection performance of PES/APTES-SiO2 composite membrane during filtration of synthetic oil in water shows that the incorporation of 2.5 wt.% of APTES-SiO2 was able to remove 99.87 of oil as compared to only 97.23 for pristine membrane. It was found that the composite membranes had low relative flux reduction, superior flux recovery ratio and fouling resistance as compared to the controlled which can be as a result of the decrease in surface roughness, pore structure and well dispersed APTES-SiO2 particles on the membrane surface. To get more details on the performance of the composite membrane, different operating conditions such as transmembrane pressure, feed concentration, and feed flow rates were also investigated. The intermediate block model was identified as the most critical factor that contributed to membrane fouling. This work demonstrated that by functionalizing SiO2 surface with APTES, HF membranes with low surface roughness and anti-fouling properties can be achieved for effective removal of oil from synthetic oil-in-water emulsion.
Polyethersulfone3-aminopropyltriethoxysilane-silica composite hollow fiber membrane for synthetic oil-in-water emulsion separation_Tunmise Ayode Otitoju_K4_2019_MYMY