Search the digital library catalog

Abstract: Vse večja rast prebivalstva in razvoj industrije sta močno vplivala na povečano porabo vode. Velik problem pri tem pa predstavljajo predvsem obarvane odpadne vode v tekstilni industriji, ki so zelo obremenjene in predstavljajo ob izpustu veliko obremenitev za okolje. Odstranjevanje barvil iz odpadnih vod, zaradi kompleksnih molekulskih struktur predstavlja velike izzive industriji. Tako so želje po ponovni uporabi spodbudile razvoj novih tehnologij, ki bi na učinkovit in cenovno ugoden način te vode pred izpustom v vodotok tudi ustrezno prečistile. Že predhodne raziskave so pokazale, da je ena izmed učinkovitejših fizikalnih metod ločevanja barvil membranska adsorpcija. Magistrsko delo predstavlja preučitev različnih možnosti in načinov, s katerimi bi uspešno ločili kationska barvila iz modelnih odpadnih vod z uporabo membranskih adsorbentov na osnovi celuloznih nanofibrilov in pektina. Cilj magistrskega dela je bil sinteza cenovno – učinkovitih, okolju prijaznih membran, na osnovi nanofibrilirane celuloze in pektina, na osnovi enostavnih postopkov mešanja, vlivanja in sušenja z dodatkom citronske kisline (CA) in CaCl2 kot zamreževalca. Različne strukturirane membrane smo primarno okarakterizirali glede na njihove morfološke in fizikalno-kemijske lastnosti, ter sekundarno glede na njihove adsorpcijske lastnosti, na podlagi katerih smo preučili mehanizme in učinkovitost adsorpcije. Pri tem smo pridobili membrane, ki bi lahko uspešno vplivale na ločitev kationskih barvil iz vodnih medijev. Gravimetrična analiza membran nam je podala zaključek, da so vse membrane na osnovi mešanic primarnih surovin brez dodanih zamreževalcev neobstojne v vodi, zato je dodatek zamreževalcev ključnega pomena. Opazili smo, da membrana formirana le iz CNFjev, ne potrebuje zamreževalca, saj je samostojno obstojna v vodi, kar pa gre pripisati intenzivnemu in ireverzibilnemu povezovanju nanofibrilov pri procesu sušenja, v odsotnosti drugih komponent. Z ATR – FTIR spektroskopijo smo ugotovili, da obe vrsti zamreževalca, tako CA kot CaCl2, naredita spremembo v kemijski strukturi, in prispevata k določeni meri stabilizacije in s tem nakazujeta na uspešno ionsko (CaCl2), ter kovalentno (CA) vezavo. Z rezultati, pridobljenimi pri potenciometrični titraciji, smo ugotovilii, da dosežejo največji skupni naboj tiste membrane, ki vsebujejo zamreževalec CA. K doseganju največjega naboja membrane je prispevala predvsem prisotnost karboksilnih skupin, ki tudi vplivajo na večjo adsorpcijsko sposobnost membran. Izmerjene vrednosti z goniometrijo pri vseh membranah so bile nižje od 90° in kažejo na izrazito hidrofilnost membran, saj osnovne komponente vsebujejo hidrofilne hidroksilne, ter karboksilne skupine. Z optično mikroskopijo smo membrane le makroskopsko opazovali in zaključili, da imajo membrane izotropne strukture, brez preferenčne ureditve. Z rezultati gravimetričnega določanja % nabrekanja smo ugotovili, da zamreževalec pozitivno vpliva na ohranjanje strukture membrane v vodi. Pektin pa očitno vpliva na nestabilnost (karboksilne skupine, ob stiku z vodo dezintegrirajo), če primerjamo membrane z dodanim pektinom in membrano 10, ki ima vključen samo CNF. Z analizo adsorpcije barvil (UV-VIS spektrokoskopija) vidimo uspešno adsorpcijo obeh barvil Basic Yellow 28 kot tudi Basic Blue 22 v različnih koncentracijah na membrane. Najbolj uspešen primer navzemanja barvila je v primeru CNF/PC membran, ker ima pektin naboj, ki omogoča uspešno vezavo barvila. Dokazali smo tudi uspešno navzemanje barvila na membrane, pri obeh vrstah barvila. Odstotek razbarvanja kopeli se razlikuje glede na koncentracije v primeru najnižje koncentracije in najmanjše razbarvanje v primeru najvišje koncentracije, kar velja za vse membrane. Adsorpcija barvil je pogojena s kemijsko strukturo ter mikrostrukturo membrane, ki se uporabi kot adsorbent.
Keywords: Celulozni nanofibrili, pektin, zamrežanje, membrana, membranska adsorpcija, kationska barvila
Published in DKUM: 09.02.2023; Views: 664; Downloads: 72
Full text (5,82 MB)