اثر غلظت سيال نافذ و دماي حمام انعقاد بر ساختار و عملكرد غشاهاي الياف نازك توخالي پلي‌سولفون در جداسازي كلاژن

The Effects of Bore Fluid Composition and Coagulation Bath Temperature on the Structure and Performance of Polysulfone Hollow Fiber Membranes in Collagen Separation

در پژوهش حاضر، اثر غلظت نرمال متيل پيروليدون (NMP) بر سيال نافذ و دماي حمام انعقاد در ساختار و عملكرد غشاهاي الياف نازك توخالي پلي­ سولفون (PSf) بررسي شد. براي تعيين مشخصات غشاهاي تهيه شده از روش­ هاي گوناگون از جمله ميكروسكوپي الكتروني پويشي، آزمون استحكام مكانيكي و آزمون تراوايي آب خالص و آزمون تعيين شعاع متوسط حفره ­ها استفاده شد. براي مطالعه عملكرد غشاها، جداسازي محلول پروتيين كلاژن با غلظت 1g/L بررسي شد. نتايج به ­دست آمده نشان داد، در دماي ثابت حمام انعقاد با افزايش غلظت NMP در سيال نافذ، تراكم حفره­ هاي انگشتي در ناحيه نزديك به ديواره داخلي غشا كاهش و منطقه متخلخل و اسفنجي در شعاع بيشتري از سطح مقطع غشا پيشروي كرده است. همچنين، بر تعداد حفره­ هاي سطحي در سطح دروني غشا افزوده شده و شعاع متوسط حفره ­ها افزايش يافته است. افزون بر اين مشخص شد، در شرايط گفته شده مقدار تراوايي آب خالص و استحكام مكانيكي غشاها به ترتيب بيش از 160 و %44 افزايش يافت. افزون بر اين، در تركيب %40 وزني NMP در سيال نافذ، با افزايش دماي حمام انعقاد از 30 تا 50 درجه سلسيوس، تراوايي آب خالص بيش از %92 افزايش يافته ولي در مقابل استحكام مكانيكي به مقدار %32 كاهش يافت. در نهايت مشخص شد، مقدار پس­ زني پروتيين كلاژن با افزايش مقدار حلال NMP در سيال نافذ و دماي ثابت حمام انعقاد و همچنين با افزايش دماي حمام انعقاد در مقدار ثابت NMP در سيال نافذ كاهش مي ­يابد

The effects of N-methylpyrrolidone (NMP) concentration contained in bore fluid and coagulation bath temperature were studied with respect to the structure as well as the performance of the polysulfone hollow fiber membranes. In order to determine the structural characteristics of prepared membranes, a set of analyses including scanning electron microscopy (SEM), mechanical strength test, pure water permeability and mean pore radius of surface pores were used and separation of 1 g/L solution of collagen protein was studied to determine the performance of the membranes. The obtained results from SEM analysis showed that at constant coagulation bath temperature, the increase in NMP concentration in bore fluid increased the number of pores in the inner surface of membranes, decreased the formation of finger-like voids and increased the mean pore radius of the pores and also sponge-like pores near the inner radius of hollow fiber membranes. Moreover, pure water permeability and mechanical strength of the prepared membranes increased about 160% and 44%, respectively with increases in the content of NMP in bore fluid. In addition, at constant NMP content of 40% in bore fluid, pure water permeability increased by above 92% as the coagulation bath temperature increased from 30°C to 50°C, whereas the mechanical strength decreased by 32%. Finally, it was revealed that the rejection of the prepared membranes in the separation of collagen protein solution decreased by increasing NMP content in the bore fluid at constant coagulation bath temperature and also deacreased by increasing coagulation bath temperature at constant NMP content in the bore fluid.