Modification of functional properties of textile membranes

[L. Putić]

137 listova

Tehnološko inženjerstvo - Tekstilno inženjerstvo / echnological engineering - Textile engineering

Prevazilaženje izazova u vezi sa unapređenjem postojećih i razvojem novih membranskih sistema, kao energetski efikasne, ekološki prihvatljive i široko primenljive tehnologije separacije, zahteva multidisciplinarni pristup koji uključuje hemijske tehnologije, nauku o materijalima, tekstilno inženjerstvo i matematičko modelovanje. Shodno tome su i osmišljena sprovedena istraživanja u okviru ove doktorske disertacije, čiji je fokus bio na modifikovanju površine tkanih i netkanih tekstilnih materijala procesom elektropredenja. U prvom delu su teorijski razmatrani separacioni procesi, metoda elektropredenja, materijali za izradu membrana, metode površinske modifikacije i metode za karakterizaciju i testiranje. Eksperimentalni deo uključuje sintezu membrana deponovanjem poliamidnih nanovlakana mreža na površinu različitih komercijalnih tkanih i netkanih polimernih nosača. Variranjem parametara sinteze, dobijene su mikroporozne dvoslojne membrane sa različitim svojstvima, morfologijom, osnovnim strukturnim parametrima i performansama. Karakterizacija je izvedena primenom infracrvene spektroskopije sa Furijeovom transformacijom, skenirajuće elektronske mikroskopije, difrakcione skenirajuće kalorimetrije i ispitivanjem fizičko-hemijskih svojstava (kapilarnost, kvašenje, udeo vlage i sposobnost zadržavanja vode). Dodatno su ispitana i mehanička svojstva membrana i njihova permeabilnost. U trećem delu je razvijen adaptibilan matematički model baziran na solution-diffusion teoriji koji uključuje različite parametre procesa reverzne osmoze. Model omogućava testiranje i brzo međusobno poređenje separacionih karakteristika novorazvijenih i komercijalnih membrana i uspešno je primenjen na tri različite studije slučaja, pri čemu je dobijeno dobro slaganje sa eksperimentalnim rezultatima

Overcoming the challenges related to the improvement of existing and the development of new membrane systems as an energy-efficient, environmentally friendly, and widely applicable separation technology requires a multidisciplinary approach that includes chemical technologies, materials science, textile engineering, and mathematical modeling. The research carried out within this doctoral dissertation was planned accordingly, and the focus was placed on the modification of the surface of woven and non-woven textile materials by the electrospinning process. In the first part, separation processes, the electrospinning method, membrane materials, methods of surface modification, and methods for characterization and testing are discussed theoretically. The experimental part includes the synthesis of membranes by depositing polyamide nanofiber nets on the surface of various commercial woven and nonwoven polymer supports. By varying the synthesis parameters, microporous double-layer membranes with different properties, morphology, basic structural parameters, and performance were obtained. The characterization was carried out using FT-IR, SEM, DSC, and examination of physical and chemical properties (capillarity, wettability, moisture content, and water retention capacity). Additionally, the mechanical properties of the membranes and their permeability were examined. In the third part, an adaptable mathematical model based on solution-diffusion theory was developed, which includes various parameters of the reverse osmosis process. The model enables testing and rapid intercomparison of the separation characteristics of newly developed and commercial membranes and has been successfully applied to three different case studies, obtaining good agreement with experimental results.

membrane, netkani tekstilni materijali, polimerne tkanine, elektropredenje, separacija, matematičko modelovanje

membranes, nonwoven textile materials, polymer fabrics, electrospinning, separation, mathematical modeling

66.081.6:677.01(043.3)

Tekst