The polyamide membranes modified by copper oxide using PVD techniques

• Autorzy: Kowalik-Klimczak A. , Stanisławek E. , Kacprzyńska-Gołacka J. , Kaźmierczak B. , Wieciński P.

Warianty tytułu

PL

Membrany poliamidowe modyfikowane tlenkiem miedzi przy użyciu technik PVD

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of this research was to examine the influence of process parameters of low-temperature plasma treatment on the permeability, stability, and antibacterial properties of polyamide membranes. As a result of the work, the process conditions were selected for plasma deposition of copper oxide, which enable the high stability of the copper oxide coatings on the filtration materials characterized by efficient permeability and antimicrobial activity. Further work is necessary to examine new generation filtration materials in real process conditions for industrial post-consumer liquids. This can contribute to the implementation of the new generation filtration materials proposed in this work.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań dotyczące wpływu parametrów procesowych niskotemperaturowej plazmowej obróbki powierzchni membran poliamidowych na przepuszczalność, stabilność i właściwości antybakteryjne wytworzonych materiałów filtracyjnych. W rezultacie przeprowadzonych eksperymentów dobrano warunki procesowe plazmowej obróbki tlenkiem miedzi, które umożliwiają wytworzenie stabilnych materiałów filtracyjnych charakteryzujących się wysoką przepuszczalnością i właściwościami antybakteryjnymi. Konieczne są dalsze prace umożliwiające zbadanie zachowania wytworzonych materiałów filtracyjnych w rzeczywistych warunkach procesowych przy użyciu ścieków przemysłowych. Dopiero takie działania mogą przyczynić się do udanej komercjalizacji rozwiązania materiałowego zaproponowanego w niniejszej pracy.

Słowa kluczowe

EN

polyamide membranes; PVD techniques; copper oxide; leaching; antibacterial properties

PL

membrany poliamidowe; technika PVD; tlenek miedzi; stabilność; właściwości antybakteryjne

• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe Instytutu Technologii Eksploatacji - Państwowego Instytutu Badawczego
• Czasopismo: Journal of Machine Construction and Maintenance - Problemy Eksploatacji
• Rocznik: 2018
• Tom: no. 3
• Strony: 49--55
• Opis fizyczny: Bibliogr. 34 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kowalik-Klimczak A.

• Institute for Sustainable Technologies - National Research Institute, Radom, Poland

autor

Stanisławek E.

• Institute for Sustainable Technologies - National Research Institute, Radom, Poland

autor

Kacprzyńska-Gołacka J.

• Institute for Sustainable Technologies - National Research Institute, Radom, Poland

autor

Kaźmierczak B.

• Institute for Sustainable Technologies - National Research Institute, Radom, Poland

autor

Wieciński P.

• Faculty of Materials Science and Engineering, Warsaw University of Technology, Poland

Bibliografia

• 1. Kołtuniewicz A.B., Drioli E.: Membranes in Clean Technologies. Theory and Practice. Vol. 1-2. WILEY-VCH Verlag GmbH & Co, 2008.
• 2. Kowalik-Klimczak A.: The possibilities of using membrane filtration in the dairy industry. Journal of Machine Construction and Maintenance, 2017, 105(2), pp. 99-108.
• 3. Bodzek M., Konieczny K.: Usuwanie zanieczyszczeń nieorganicznych ze środowiska wodnego metodami membranowymi. Warszawa: Wydawnictwo Seidel-Przywecki, 2011 (in Polish).
• 4. Janiszewska J., Rajewska P.: The possibility for the use of ultrafiltration for the treatment of potato processing water. Journal of Machine Construction and Maintenance, 2017, 107(4), pp. 131-139.
• 5. Ulbricht M.: Advanced functional polymer membranes. Polymer, 2006, 47, pp. 2217-2262.
• 6. Pinnau, I., Freeman, B.D.: Membrane formation and modification. American Chemical Society, 1999, 1, pp. 1-22.
• 7. Baker J.S., Dudley L.Y.: Biofouling in membrane systems – A review. Desalination, 1998, 118, pp. 81-89.
• 8. Mansouri J., Harrisson S., Chen V.: Strategies for controlling biofouling in membrane filtration systems: challenges and opportunities. Journal of Materials Chemistry, 2010, 22, pp. 4567-4586.
• 9. Maddah H., Chogle A.: Biofouling in reverse osmosis: phenomena, monitoring, controlling and remediation. Applied Water Science, 2017, 7, pp. 2637-2651.
• 10. Nguyen T., Roddick F.A., Fan L.: Biofouling of water treatment membranes: a review of the underlying causes, monitoring techniques and control measures. Membranes, 2012, 2, pp. 804-840.
• 11. Dong C., Wang Z., Wu J., Wang Y., Wang J., Wang S.: A green strategy to immobilize silver nanoparticles onto reverse osmosis membrane for enhanced anti-biofouling property. Desalination, 2017, 401, pp. 32-41.
• 12. Rahaman M.S., Thérien-Aubin H., Ben-Sasson M., Ober C.K., Nielsen M., Elimelech M.: Control of biofouling on reverse osmosis polyamide membranes modified with biocidal nanoparticles and antifouling polymer brushes. Journal of Materials Chemistry B, 2014, 12, pp. 1724-1732.
• 13. Aryanti P.T.P., Sianipar M., Zunita M., Wenten I.G.: Modified membrane with antibacterial properties. Membrane Water Treatment, 2017, 8, pp. 463-481.
• 14. Saeki D., Karkhanechi H., Matsuura H., Matsuyama H.: Effect of operating conditions on biofouling in reverse osmosis membrane processes: Bacterial adhesion, biofilm formation, and permeate flux decrease. Desalination, 2016, 378, pp. 74-79.
• 15. Komlenic R.: Rethinking the causes of membrane biofouling. Filtration & Separation, 2010, 47, pp. 26-28.
• 16. Szwast M., Polak D.: New membranes for industrial laundry wastewater treatment. Przemysł Chemiczny, 2018, 97(3), pp. 439-441.
• 17. Friedman L., Harif T., Herzberg M., Mamane H.: Mitigation of biofilm colonization on various surfaces in a model water flow system by use of UV treatment. Water Air Soil Pollution, 2016, 227, pp. 1-16.
• 18. Wang R., Neoh K.G., Kang E.T.: Integration of antifouling and bactericidal moieties for optimizing the efficacy of antibacterial coatings. Journal of Colloid and Interface Science, 2015, 438, pp. 138-148.
• 19. Jesline A., Neetu P., John P.M., Narayanan C., Sevanan Murugan: Antimicrobial activity of zinc and titanium dioxide nanoparticles against biofilmproducing methicillin–resistant Staphylococcus aureus. Applied Science, 2015, 5, pp. 157-162.
• 20. Cruz M.C., Ruano G., Wolf M., Hecker D., Vidaurre E.C., Schmittgens R., Rajal V.B.: Plasma deposition of silver nanoparticles on ultrafiltration membranes: antibacterial and antibiofouling properties. Chemical Engineering Research and Design, 2015, 94, pp. 524-537.
• 21. Taurozzi J.S., Arul H., Bosak V.Z., Burban A.F., Voice T.C., Bruening M.L., Tarabara V.V.: Effect of filler incorporation route on the properties of polysulfone-silver nanocomposite membranes of different porosities. Journal of Membrane Science, 2008, 325, pp. 58-68.
• 22. Hemraj M.Y., Jung–Sik K., Shivaji H.P.: Developments in photocatalytic antibacterial activity of nano TiO2 : A review. Korean Journal of Chemical Engineering, 2016, 33, pp. 1989-1998.
• 23. Razi A., Meryam S.: TiO2 nanoparticles as an antibacterial agents against E. coli. International Journal of Innovative Research in Science, Engineering and Technology, 2013, 2, pp. 2319-8753.
• 24. Vatanpour V., Madaeni S.S., Khataee A.R., Salehi E., Zinadin S., Monfared H.A.: TiO2 embedded mixed matrix PES nanocomposite membranes: influence of different sizes and types of nanoparticles on antifouling and performance. Desalination, 2012, 292, pp. 19-29.
• 25. Sun X.F., Qin J., Xia P.F., Guo B.B., Yang C.M., Song C., Wang S.G.: Graphene oxide-silver nanoparticle membrane for biofouling control and water purification. Chemical Engineering Journal, 2015, 281, pp. 53-59.
• 26. Faria A.F., Liu C., Xie M., Perreault F., Nghiem L.D., Ma J., Elimelech M.: Thin-film composite forward osmosis membranes functionalized with graphene oxide-silver nanocomposites for biofouling control. Journal of Membrane Science, 2017, 525, pp. 146-156.
• 27. Skowroński J., Kacprzyńska-Gołacka J., Gradoń L.: Antibacterial properties of polypropylene PVDcoated with copper oxide. Journal of Machine Construction and Maintenance, 2018, 109(2), pp. 73-78.
• 28. Bojarska M., Nowak B., Skowroński J., Piątkiewicz W., Gradoń L.: Growth of ZnO nanowires on polypropylene membrane surface - Characterization and reactivity. Applied Surface Science, 2017, 391, pp. 457-467.
• 29. Bi Y., Han B., Zimmerman S., Perreault F., Sinha S., Westerhoff P.: Four release tests exhibit variable silver stability from nanoparticle-modified reverse osmosis membranes. Water Research, 2018, 143, pp. 77-86.
• 30. Zhang J., Xu Y., Chen S., Li J., Han W., Sun X., Wu D., Hu Z., Wang L.: Enhanced antifouling and antibacterial properties of poly (ether sulfone) membrane modified through blending with sulfonated poly (aryl ether sulfone) and copper nanoparticles. Applied Surface Science, 2018, 434, pp. 806-815.
• 31. Piątkiewicz W.: Wybrane aspekty projektowania membranowych instalacji filtracyjnych o przepływie krzyżowym. Radom: Wydawnictwo Naukowe Instytutu Technologii Eksploatacji - PIB 2012 (in Polish).
• 32. Mazurkiewicz A., Smolik J.: Zaawansowane technologie inżynierii powierzchni wspomagające procesy eksploatacji i wytwarzania. Radom: Wydawnictwo Naukowe Instytutu Technologii Eksploatacji - PIB 2015 (in Polish).
• 33. Kacprzyńska-Gołacka J., Kowalik-Klimczak A., Skowroński J., Rajewska P., Wieciński P., Smolik J.: Możliwości wykorzystania plazmowych technik inżynierii powierzchni do modyfikacji membran polimerowych. Polimery, 2018, 63(5), pp. 353-361.
• 34. Kowalik-Klimczak A., Stanisławek E., Kacprzyńska-Gołacka J., Osuch-Słomka E., Bednarska A., Skowroński J.: The polyamide membranes functionalized by nanoparticles for biofouling control. Desalination and Water Treatment, 2018 (in press).

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).