Published June 18, 2020
| Version v1
Publication
Open
Novel Grafted/Crosslinked Cellulose Acetate Membrane with N-isopropylacrylamide/N,N-methylenebisacrylamide for Water Desalination
Creators
- 1. Alexandria University
Description
Abstract This work aims to prepare new types of grafted and crosslinked cellulose acetate (CA) reverse osmosis (RO) membranes by phase inversion technique. The grafting and/or crosslinking processes of the pristine CA-RO membrane were conducted using N -isopropylacrylamide (N-IPAAm) and N,N -methylene bisacrylamide (MBAAm), respectively. The grafting/crosslinking mechanism onto the CA-RO membrane surface was proposed. Atomic force microscope (AFM) images of the pure CA-RO and 0.1 wt% N-IPAAm-grafted CA-RO membranes revealed that the surface roughness was 42.99 nm and 11.6 nm, respectively. Scanning electron microscopy (SEM) images of the 0.1 wt% grafted/crosslinked membrane indicated the finger-like macrovoids structure. It was observed that the contact angle of the pristine CA-RO membrane was 66.28° and declined to 49.7° for 0.1 wt % N-IPAAm-grafted CA-RO membrane. The salt rejection of the pristine CA-RO membrane was 93.7% and increased to 98.9% for the grafted 0.1 wt % N-IPAAm/CA-RO membrane. The optimum grafted/crosslinked composition was 0.1 wt %/ 0.013 wt % which produced the salt rejection and water flux of 94% and 3.2 L/m 2 h at low pressure, respectively. It was concluded that both the grafting and crosslinking processes enhanced the performance of the CA-RO membranes.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
الخلاصة يهدف هذا العمل إلى إعداد أنواع جديدة من أغشية التناضح العكسي المطعمة والمرتبطة تشابكيًا بأسيتات السليلوز (CA) عن طريق تقنية عكس الطور. تم إجراء عمليات التطعيم و/أو الربط التشابكي لغشاء CA - RO البكر باستخدام N - isopropylacrylamide (N - IPAAm) و N،N - methylene bisacrylamide (MBAAm)، على التوالي. تم اقتراح آلية التطعيم/الربط التشابكي على سطح غشاء CA - RO. كشفت صور مجهر القوة الذرية (AFM) لأغشية CA - RO النقية و 0.1 ٪ بالوزن من أغشية CA - RO المطعمة بـ N - IPAAm أن خشونة السطح كانت 42.99 نانومتر و 11.6 نانومتر، على التوالي. أشارت صور المسح المجهري الإلكتروني (SEM) للغشاء المطعم/المرتبط تشابكيًا بنسبة 0.1 ٪ بالوزن إلى بنية أشباه الكبرويدات الشبيهة بالإصبع. لوحظ أن زاوية التلامس لغشاء CA - RO البكر كانت 66.28درجة وانخفضت إلى 49.7درجة لـ 0.1 ٪ بالوزن من غشاء CA - RO المطعم بـ N - IPAAm. كان رفض الملح لغشاء CA - RO البكر 93.7 ٪ وزاد إلى 98.9 ٪ للغشاء المطعم 0.1 ٪ بالوزن N - IPAAm/CA - RO. كانت التركيبة المثلى المطعمة/المرتبطة تشابكيًا 0.1 ٪ بالوزن/ 0.013 ٪ بالوزن والتي أنتجت رفض الملح وتدفق الماء بنسبة 94 ٪ و 3.2 لتر/م 2 ساعة عند ضغط منخفض، على التوالي. تم استنتاج أن كل من عمليات التطعيم والربط التشابكي عززت أداء أغشية CA - RO.Translated Description (French)
Résumé Ce travail vise à préparer de nouveaux types de membranes d'osmose inverse (RO) en acétate de cellulose (CA) greffé et réticulé par technique d'inversion de phase. Les processus de greffage et/ou de réticulation de la membrane CA-RO vierge ont été menés à l'aide de N -isopropylacrylamide (N-IPAAm) et de N,N -méthylène bisacrylamide (MBAAm), respectivement. Le mécanisme de greffage/réticulation sur la surface de la membrane CA-RO a été proposé. Les images au microscope à force atomique (AFM) des membranes CA-RO greffées de N-IPAAm à 0,1 % en poids et CA-RO pur ont révélé que la rugosité de surface était de 42,99 nm et 11,6 nm, respectivement. Les images de microscopie électronique à balayage (MEB) de la membrane greffée/réticulée à 0,1 % en poids indiquaient la structure des macrovides en forme de doigt. Il a été observé que l'angle de contact de la membrane CA-RO vierge était de 66,28° et a diminué à 49,7° pour 0,1 % en poids de membrane CA-RO greffée N-IPAAm. Le rejet de sel de la membrane CA-RO vierge était de 93,7 % et a augmenté à 98,9 % pour la membrane N-IPAAm/CA-RO greffée à 0,1 % en poids. La composition optimale greffée/réticulée était de 0,1 % en poids/ 0,013 % en poids, ce qui produisait un rejet de sel et un flux d'eau de 94 % et 3,2 L/m 2 h à basse pression, respectivement. Il a été conclu que les processus de greffage et de réticulation amélioraient les performances des membranes CA-RO.Translated Description (Spanish)
Resumen Este trabajo tiene como objetivo preparar nuevos tipos de membranas de ósmosis inversa (RO) de acetato de celulosa (CA) injertadas y reticuladas mediante la técnica de inversión de fase. Los procesos de injerto y/o reticulación de la membrana de CA-RO prístina se llevaron a cabo utilizando N -isopropilacrilamida (N-IPAAm) y N,N -metilenbisacrilamida (MBAAm), respectivamente. Se propuso el mecanismo de injerto/reticulación en la superficie de la membrana CA-RO. Las imágenes de microscopio de fuerza atómica (AFM) de las membranas de CA-RO puro y CA-RO injertado con N-IPAAm al 0,1% en peso revelaron que la rugosidad de la superficie era de 42,99 nm y 11,6 nm, respectivamente. Las imágenes de microscopía electrónica de barrido (SEM) de la membrana injertada/reticulada al 0,1% en peso indicaron la estructura de macrohuecos similar a un dedo. Se observó que el ángulo de contacto de la membrana de CA-RO prístina fue de 66,28° y disminuyó a 49,7° para la membrana de CA-RO injertada con N-IPAAm al 0,1% en peso. El rechazo de sal de la membrana de CA-RO prístina fue del 93,7% y aumentó al 98,9% para la membrana de N-IPAAm/CA-RO injertada al 0,1% en peso. La composición injertada/reticulada óptima fue 0.1% en peso/0.013% en peso que produjo el rechazo de sal y el flujo de agua de 94% y 3.2 L/m 2 h a baja presión, respectivamente. Se concluyó que tanto los procesos de injerto como de reticulación mejoraron el rendimiento de las membranas CA-RO.Files
s41598-020-67008-3.pdf.pdf
Files
(3.0 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:99819f7c14b4dbcf43c787d95f5e4689
|
3.0 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- غشاء أسيتات السليلوز المطعم/المرتبط تشابكيًا مع N - isopropylacrylamide/N، N - methylenebisacrylamide لتحلية المياه
- Translated title (French)
- Nouvelle membrane d'acétate de cellulose greffée/réticulée avec N-isopropylacrylamide/N,N-méthylènebisacrylamide pour le dessalement de l'eau
- Translated title (Spanish)
- Nueva membrana de acetato de celulosa injertada/reticulada con N-isopropilacrilamida/N,N-metilenbisacrilamida para la desalinización de agua
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3035789973
- DOI
- 10.1038/s41598-020-67008-3
References
- https://openalex.org/W1977191027
- https://openalex.org/W1977672628
- https://openalex.org/W1988088479
- https://openalex.org/W1996913042
- https://openalex.org/W1997157329
- https://openalex.org/W2000570217
- https://openalex.org/W2008973077
- https://openalex.org/W2014531256
- https://openalex.org/W2024623216
- https://openalex.org/W2038619709
- https://openalex.org/W2042194705
- https://openalex.org/W2042499338
- https://openalex.org/W2052522236
- https://openalex.org/W2057816511
- https://openalex.org/W2078037867
- https://openalex.org/W2086565542
- https://openalex.org/W2092700187
- https://openalex.org/W2093591431
- https://openalex.org/W2139926893
- https://openalex.org/W2311183562
- https://openalex.org/W2344971262
- https://openalex.org/W2398345750
- https://openalex.org/W2466076256
- https://openalex.org/W2530248120
- https://openalex.org/W2552358177
- https://openalex.org/W2559645024
- https://openalex.org/W2581885982
- https://openalex.org/W2588495940
- https://openalex.org/W2602314360
- https://openalex.org/W2605041392
- https://openalex.org/W2611170592
- https://openalex.org/W2625204766
- https://openalex.org/W2743954961
- https://openalex.org/W2751737738
- https://openalex.org/W2799282585
- https://openalex.org/W2799730968
- https://openalex.org/W2984958724
- https://openalex.org/W3147962565
- https://openalex.org/W4242999659