Розробка методів отримання гідрофільних полісульфонових мембран із зарядженою поверхнею та бактерицидними властивостями

Размещено на http://www.allbest.ru

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

КИЇВСЬКИЙ Національний університет ТЕХНОЛОГІЙ ТА ДИЗАЙНУ

БОСАК ВОЛОДИМИР ЗІНОВІЙОВИЧ

УДК 678.664:66.081:542.81

РОЗРОБКА МЕТОДІВ ОТРИМАННЯ ГІДРОФІЛЬНИХ ПОЛІСУЛЬФОНОВИХ МЕМБРАН ІЗ ЗАРЯДЖЕНОЮ ПОВЕРХНЕЮ ТА БАКТЕРИЦИДНИМИ ВЛАСТИВОСТЯМИ

05.17.18 - мембрани та мембранна технологія

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Київ-2008

Дисертацією є рукопис

Робота виконана на кафедрі хімії Національного університету “Києво-Могилянська академія”

Науковий керівник: кандидат хімічних наук, доцент

Бурбан Анатолій Флавіанович, Національний університет “Києво-Могилянська академія”, віце-президент з навчальної роботи, завідувач кафедри хімії.

Офіційні опоненти:

доктор хімічних наук, професор

Цебренко Марія Василівна, Київський національний університет технологій та дизайну; професор кафедри технології полімерів та хімічних волокон, заслужений діяч науки і техніки України.

кандидат технічних наук

Кочкодан Віктор Михайлович, провідний науковий співробітник Інституту колоїдної хімії та хімії води НАН України.

З дисертацією можна ознайомитися у науковій бібліотеці Київського національного університету технологій та дизайну за адресою: 01011, м. Київ, вул. Немировича-Данченка 2.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради, к.т.н., професор Шостак Т.С.

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Мембрани і мембранна технологія відіграють істотну роль при вирішенні глобальних проблем, що стоять перед людством: забезпечення населення продовольством, водою та паливно-енергетичними ресурсами, охорона навколишнього природного середовища, використання вторинних сировинних і харчових ресурсів тощо. Основні функціональні показники мембранної технології базуються на механізмі, відшліфованому багатовіковою еволюцією природи. Вона дозволяє здійснювати процеси розділення, концентрування та очищення рідких і газоподібних сумішей на молекулярному рівні з одночасною утилізацією цінних продуктів. Безреагентність, виключення фазових переходів і застосування розчинників, енергозбереження, екологічна чистота, простота технологічного обладнання та відносно низькі температури обумовлюють високу конкурентоспроможність і широке застосування мембранних процесів практично у всіх сферах діяльності людини.

Широке впровадження мембранних технологій у водопідготовку ускладнюється проблемою забруднення мембран внаслідок їх контакту з органічними речовинами стічних вод, основну частину яких складають гумусові речовини у формі гумінових та фульвокислот, білкові речовини, а також бактерії. Відомо, що при фільтрації розчинів, які містять органічні сполуки, спостерігається падіння продуктивності мембран, спричинене їх забрудненням в результаті адсорбції цих сполук на поверхні та в порах мембрани. Цей ефект проявляється тим сильніше, чим більш гідрофобна поверхня мембран. Підвищення їх гідрофільності викликає зменшення величини адсорбції білкових молекул, що супроводжується значно меншим падінням продуктивності мембран в процесі їх експлуатації. Біологічне забруднення мембран в основному впливає на збільшення вартості мембранних технологій при очищенні води. Використання матеріалів з біоцидними властивостями для приготування модифікованих мембран - є багатообіцяючим підходом до зниження біозабруднення.

Враховуючи викладене, актуальним є вивчення процесів формування наповнених і композитних пористих полімерних мембран, їх фізико-хімічного модифікування з метою гідрофілізації поверхні та надання мембранам специфічних розділювальних характеристик за рахунок утворення на їх поверхні функціональних груп, а також удосконалення вже існуючих мембранних процесів.

Мета та задачі дослідження. Встановлення закономірностей формування (отримання) та модифікування полісульфонових (ПС) мембран для одержання функціалізованих, заряджених і бактерицидних мембран та вивчення впливу природи поверхні модифікованих мембран на процеси масопереносу при ультрафільтрації розчинів різної хімічної природи.

Для досягнення зазначеної мети були поставлені наступні задачі:

1. Розробка методів формування та фізико-хімічного модифікування ПС ультрафільтраційних мембран сполуками різної хімічної будови та структури.

2. Встановлення взаємозв'язку між молекулярною будовою, властивостями поверхні отриманих мембран, їх розділювальними та транспортними характеристиками.

3. Дослідження впливу різноманітних додатків на структурні, фізико-хімічні та транспортні характеристики сформованих композиційних мембран.

4. Вивчення закономірностей ультрафільтрації водних розчинів речовин різної хімічної природи з використанням отриманих мембран.

5. Оцінка функціональних властивостей (бактерицидність, заряд, гідрофільність тощо) отриманих мембран.

6. Забезпечення фізико-хімічної стабільності та бактерицидної стійкості мембран.

Об'єкт дослідження: процес формування та модифікування ПС мембран.

Предмет дослідження: методи отримання гідрофільних ПС мембран із зарядженою поверхнею та бактерицидними властивостями.

Методи дослідження: хімічні, фізико-хімічні, мікробіологічні та інструментальні. полісульфановий мембрана заряджений бактерицидний

Наукова новизна одержаних результатів. В даній роботі:

Вперше розроблено метод модифікування ПС мембран олігомерними біанкерними сполуками (ОБАС), амін-похідними акрилової кислоти (ААК), комплексами полівінілпіролідонйоду (ПВПЙ) та частинками колоїдного срібла шляхом їх іммобілізації на поверхні сформованих мембран та шляхом формування наповнених композиційних мембран з метою отримання гідрофільних мембран та надання їм специфічних характеристик (заряд поверхні, бактерицидність).

Вперше показана принципова можливість регулювання розділювальних властивостей ультрафільтраційних ПС мембран модифікуванням ОБАС, ААК, ПВПЙ та частинками колоїдного срібла.

Розроблено технологію отримання модифікованих ПС мембран, яку випробувано та впроваджено на ТОВ "Пептід", м. Київ, для процесу очищення та концентрування екстракту білкових фізіологічно-активних речовин (простатилену).

Практичне значення одержаних результатів. Результати досліджень, одержані в роботі, дають можливість на основі ПС ультрафільтраційних полімерних мембран отримати нові типи композиційних мембран з високо-гідрофільною та зарядженою поверхнею шляхом формування з розчинів полімерів та фізико-хімічного модифікування сполуками різної хімічної будови та структури. Розроблені модифіковані мембрани із функціональними властивостями можуть бути використані для одержання високоякісної питної води, знезараженої води для потреб медичної, фармацевтичної та харчової промисловості.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконувалася під час навчання здобувача в аспірантурі Національного університету “Києво-Могилянська академія” при виконанні таких науково-дослідних тем: „Отримання гідрофільних полісульфонових мембран із зарядженою поверхнею та бактерицидними властивостями” (КПКВ 2201420 „Прикладні розробки, що здійснюються Національним університетом „Києво-Могилянська академія”, 2005-2008 рр., № держ. реєстрації 0104U000852), гранту УНТЦ, проект №2476 „Розробка напівпроникних мембран з бактеріостатичною дією для систем водопідготовки” та грант національної наукової фундації Америки (National Science Foundation), 2005-2010рр., USA-Ukraine-France-Russia partnership: New Generation Synthetic Membranes - Nanotechnology for Drinking Water Safety”.

Особистий внесок здобувача. Дисертаційну роботу, як логічне продовження вчень засновника школи мембранних технологій, доктора хімічних наук, професора, вченого зі світовим ім'ям М. Т. Брика було виконано на кафедрі хімії Національного університету “Києво-Могилянська академія” під керівництвом к.х.н., доцента Бурбана А. Ф та наукового консультанта, к.х.н. П. В. Вакулюк. Особиста участь автора в отриманні наукових результатів, викладених у дисертаційній роботі, полягає в постановці конкретних досліджень, плануванні та проведенні експериментів, аналізі літератури за темою досліджень, обробці експериментальних даних, публікації одержаних результатів та апробації результатів роботи на наукових конференціях. Використані в роботі біанкерні сполуки було синтезовано співробітниками Інституту хімії високомолекулярних сполук НАН України: н.с. Протасовою Н. В., к.х.н. Вортман М. Я., к.х.н. Клименко Н. С. під керівництвом члена-кореспондента НАН України, д.х.н. Шевченка В. В.

Апробація роботи. Основні результати досліджень доповідалися на таких конференціях: російська конференція з міжнародною участю. „Іонне перенесення в мембранах”. Туапсе (Росія). - 2006; ХIV міжнародна науково-практична конференція „Екологічні проблеми водного та повітряного басейнів. Утилізація відходів”. Алушта - 2006; IV Українсько-польська конференція „Полімери спеціального призначення”. Дніпропетровськ. - 2006; IV міжнародний форум „Aqua Україна”. Київ. - 2006; Міжнародна науково-практична конференція „Перший всеукраїнський з'їзд екологів”. Вінниця. - 2006; Міжнародна наукова конференція „Мембрани та сорбційні процеси і технології”. НаУКМА. Київ. - 2007; National Meeting, Chicago, IL, USA. March, 2007; ІІІ Санкт-Петербурзька конференція молодих вчених. „Сучасні проблеми науки про полімери”. Росія. - 2007; ХI наукова конференція “Львівські хімічні читання”. Львів - 2007; ХV міжнародна науково-практична конференція „Екологічні проблеми водного та повітряного басейнів. Утилізація відходів”. Бердянськ - 2007.

Публікації. Основні положення дисертації викладено в 22 наукових працях. Серед них: 9 статей у фахових журналах за переліком ВАК та 2 патенти України.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація складається зі вступу, чотирьох розділів, висновків і списку використаних джерел. Зміст дисертації викладено на 182 сторінках друкованого тексту. Робота містить 50 таблиць, 44 рисунків та додатки на 30 сторінках. Список використаних джерел складає 136 посилань на роботи вітчизняних та зарубіжних авторів.

У першому розділі представлено огляд та аналіз літературних даних щодо методів формування та модифікування полімерних мембран.

У другому розділі подано опис методик та речовин, використаних у дисертаційній роботі.

У третьому розділі викладено обговорення оригінальних результатів експериментальних досліджень та оцінку експлуатаційних характеристик ПС мембран, модифікованих полівінілпіролідоном (ПВП) шляхом ультрафіолетової (УФ) ініційованої прищепленої полімеризації методом математичного моделювання.

У четвертому розділі розглянуто прикладні аспекти використання модифікованих мембран.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ

У першому розділі, який є аналітичним оглядом літератури, проаналізовано основні існуючі методи формування полімерних мембран та методи модифікування їх поверхні, які свідчать про перспективність фізико-хімічного модифікування пористих полімерних мембран з метою гідрофілізації їх поверхні та надання мембранам специфічних розділювальних характеристик. Розглянуто основні переваги та недоліки використання речовин різної природи в процесах модифікування мембран. На основі проведеного аналізу літератури обґрунтовано вибір об'єктів та методів дослідження, які дозволяють отримати гідрофільні, заряджені (аніоноактивні, катіоноактивні) і бактерицидні мембрани.

У другому розділі наведено характеристику об'єктів досліджень та представлено методики проведення експериментів. В роботі для формування мембран використали ПС марки UDEL-3500 (Solvay Advanced Polymers) без додаткового очищення. Як пороутворювач використано поліетиленгліколь (ПЕГ) ММ 400 ”Sigma”, а як розчинники - N,N-диметилацетамід (ДМАА) та диметилформамід (ДМФА) ”Sigma”.

Для модифікування мембран використовували декілька підходів. Серед них:

модифікування поверхні мембран шляхом адсорбції із водних розчинів ОБАС різної хімічної будови та типів:

а) Сегментовані олігоуретани, що характеризуються наявністю гнучких гідрофобних олігооксипропіленових ланцюгів різної молекулярної маси, на кінцях яких розташовані жорсткі блоки з катіонними піридинійхлоридними групами - N⁺C₅H₅ (Cl^-) та аніонними сульфатними групами -ОSO₃^-K⁺.

б) Гуанідинвмісні олігомери, що характеризуються присутністю специфічних гуанідинових груп, які забезпечують бактерицидну дію.

2) фізико-хімічне модифікування поверхні за допомогою ініційованої УФ опроміненням прищепленої полімеризації мономерів та хімічного прищеплення гідрофільних та іоногенних функціональних груп (різнотипні мономери, аміно- та сульфовмісні реагенти).

3) створення наповнених ПС мембран шляхом введення у поливальний розчин наповнювачів модифікаторів, серед яких використано біанкерні та гуанідиновмісні олігомерні ПАР, а також колоїдні частинки срібла, утворені в процесі формування мембран.

Для вивчення транспортних (продуктивність) і селективних (коефіцієнт затримки та величина cut-off) властивостей сформованих ультрафільтраційних мембран використовували стандартну циліндричну комірку непроточного типу Amicon 8200 (Millipore Corporation, USA) та модельні водні розчини (0,25%) ПЕГ, ММ 1500 - 100 000.

Концентрацію ПЕГ в вихідному розчині та пермеаті визначали за допомогою інтерферометра ЛИР-2-УХЛ 4.2. Оцінку гідрофільності поверхні мембран проводили шляхом вимірювання крайових кутів змочування поверхні мембрани дистильованою водою методом сидячої краплі. Вимірювання поверхневого заряду (о потенціал мембран) проводили на електрокінетичному аналізаторі (EKA, Anton Paar GmbH) відносно 10 ^-3 M розчину KCl. Наявність прищеплених груп на поверхні мембрани досліджували методом ядерного магнітного резонансу (ЯМР-метр „Varian NMR System 300 MHz”) та ІЧ-спектроскопічними дослідженнями, використовуючи спектрометр Nicolet Magna-Ir 550 Series II (Nicolet Instrument Corp., Madison, WI). Іонообмінну ємність (ІОЄ) модифікованих ПС мембран визначали методом іонообмінного титрування. Для дослідження структурних характеристик мембран та включень колоїдних частинок Ag використовували спектральну (СЕМ - AMRAY 1830 Scanning Electron Microscope), трансмісійну (ТЕМ - Transmission Electron Microscope de PHILIPS CM-12) електронну мікроскопію та енергорозсіюючий рентгенівський аналіз (ЕР - INCA Energy X-ray, Oxford Instruments).

Концентрацію водних розчинів ОБАС в вихідному розчині та розчині після адсорбції визначали за їх електропровідністю кондуктометричним методом з використанням кондуктометра НІ 9032 (Hanna instruments).

Експерименти з вивчення затримки електролітів (водних розчинів СаCl₂ і K₂SO₄ з концентраціями: 1,0 • 10^-3, 3,3 • 10^-3, 1,0 • 10^-2 кмоль/м³) проводили з використанням ультрафільтраційної комірки при тиску 0,1 МПа та інтенсивному перемішуванні. Концентрацію електролітів у вихідному розчині та пермеаті визначали за допомогою полум'яного фотометра ПАЖ-3.

Вплив модифікування мембран на забруднення білком (бичачий сироватковий альбумін - БСА) досліджували при пропусканні модельних розчинів БСА через досліджувані мембрани при різних значеннях рН. Концентрацію білку в пермеаті та вихідному розчині визначали за допомогою спектрофотометра СФ-46 при довжині хвилі 280 нм.

Антимікробну активність отриманих і модифікованих мембран вивчали відносно штамів бактерій Чеської (ССМ), Американської (АТСС) та Української колекції мікроорганізмів (УКМ).

У третьому розділі висвітлено результати досліджень із розробки методів отримання гідрофільних ПС мембран із зарядженою поверхнею та бактерицидними властивостями.

У першому підрозділі представлено розроблений метод отримання ультрафільтраційних ПС мембран із розчинів в ДМАА і ДМФА методом інверсії фаз та вивчення їх властивостей.

Експериментально досліджено вплив співвідношення компонентів в поливальному розчині ПС (18, 20, 22 %), ПЕГ₄₀₀ (14, 16, 18%) на водопроникність та коефіцієнт затримання ПЕГ сформованими мембранами. Показано, що розділювальні характеристики сформованих мембран залежать від концентрації розчину полімеру та пороутворювача, тривалості витримки формувального розчину на повітрі, температури коагуляційної ванни тощо. Встановлено, що найвищим значенням водопроникності (J_v=263 л?м^-2?год^-1) та коефіцієнтом затримання ПЕГ (R_ПЕГ35000=63 %) характеризуються мембрани, отримані з розчину ПС із співвідношенням компонентів ПС:ПЕГ:ДМАА - 22:18:60 при оптимальній тривалості передформування - 60 с та температурі коагуляційної ванни - 20 - 25 єС. Одержані ПС мембрани характеризуються високою механічною стійкістю, про що свідчить незначне ущільнення пористої структури (11,3%) під впливом робочого тиску.

При вивченні впливу якості та природи розчинника на основні характеристики мембран показано, що заміна розчинника для ПС з ДМАА на ДМФА призводить до формування менш продуктивних мембран (233 л?м^-2?год^-1) порівняно з мембранами, які одержані при використанні розчинника ДМАА (263 л?м^-2?год^-1). Додавання незначної кількості етилового спирту (осаджувач < 3%) до формувального розчину призводить до зменшення продуктивності мембран практично втричі.

Отримані мембрани, сформовані із ПС/ДМАА та ПС/ДМФА розчинів характеризуються досить широким розподілом пор за розмірами, про що свідчить пологий характер кривих молекулярно-масового відсікання.

Вивчення структурних характеристик отриманих ПС мембран методом спектральної електронної мікроскопії показало формування багатоскладової асиметричної морфології мембран з чітко вираженим щільним поверхневим шаром та ділянками макро- і мікропор.

Розроблений метод формування мембран використано як основу при створенні мембран з функціональними властивостями шляхом їх фізико-хімічного модифікування та отримання наповнених композиційних мембран.

Другий та третій підрозділи присвячені дослідженню процесів модифікування поверхні ПС мембран ОБАС шляхом їх адсорбції та отримання наповнених мембран при безпосередньому введенні ОБАС у поливальний розчин.

Досліджено процес модифікування поверхні отриманих ультрафільтраційних ПС мембран за допомогою водних розчинів катіоноактивних та аніоноактивних ОБАС різної концентрації. Ступінь модифікування мембран ОБАС опосередковано характеризували зміною об'ємного потоку води крізь мембрану до та після сорбції олігомерів і зміною коефіцієнта затримання неіоногенних речовин. Об'ємний потік води крізь модифіковані мембрани зменшувався тим більше, чим тривалішим був процес модифікування та чим вищою була початкова концентрація ОБАС у розчині. При цьому водопроникність всіх модифікованих мембран з часом модифікування зменшувалась лише до певної величини і в подальшому залишалась незмінною, що свідчить про адсорбційне насичення поверхні та пор мембран модифікатором.

Аналогічні залежності отримано і у випадку модифікації аніонними БАС.

Величина адсорбції ОБАС на мембранах залежить від концентрації розчину та тривалості процесу модифікування. При цьому десорбції ОБАС з поверхні мембран у водних розчинах не відбувається.

Наявність іоногенних груп у ОБАС обумовлює значну зміну розділювальних властивостей модифікованих ними мембран щодо іоногенних речовин, зокрема, низькомолекулярних електролітів. Встановлено, що сорбція ОБАС на поверхні мембран призводить до суттєвого зростання коефіцієнта затримання іонів Са²⁺ та SO₄^2- із їх 0,1•10^-2 - 1•10^-2 М розчинів порівняно з немодифікованими мембранами (82 %, 56% та 0% відповідно). Результати досліджень свідчать, що чим більша величина заряду мембрани, тим краще затримуються відповідні іони. Останнє є додатковим підтвердженням суттєвого впливу концентрації ОБАС на процес модифікування. Беручи до уваги такі фактори як концентрація і колоїдно-хімічний стан розчину ОБАС, тривалість сорбції, зміни продуктивності та селективності модифікованих мембран з часом, встановлено, що оптимальною для модифікування досліджуваних ультрафільтраційних ПС мембран є концентрація ОБАС 1,0 мас. %.

На процес модифікування поверхні ПС мембран катіонними та аніонними ОБАС значний вплив справляє їх молекулярна маса. В результаті виконаних досліджень було встановлено, що чим більша молекулярна маса ОБАС, тим швидше відбуваються процеси сорбції БАС з водних розчинів на поверхні мембран, що призводить до суттєвої зміни їх розділювальних характеристик. Це пов'язано з тим, що із збільшенням молекулярної маси ланцюга олігомеру зростає кількість адсорбованої речовини на поверхні.

Наявність іоногенних груп у ОБАС призводить, як до зміни структурних характеристик мембрани в цілому, так і до зміни електрокінетичних властивостей її поверхні. Результати вимірювання о - потенціалу поверхні мембран, модифікованих катіонними та аніоноактивними ОБАС, свідчать про зміну їх електроповерхневих властивостей. У випадку катіонних ОБАС мембрани характеризуються о потенціалом +9,5±0,3, мВ порівняно з -18,1±0,2, мВ у немодифікованих - тобто, відбувається зміна заряду поверхні з негативного на позитивний. В свою чергу, у випадку аніонних ОБАС відбувається зростання негативного заряду поверхні до -30,9±0,1, мВ. Вимірювання крайових кутів змочування підтвердили істотну гідрофілізацію поверхні мембран.

У роботі показано, що значна гідрофілізація та поява заряду на поверхні ПС мембран позитивно впливають на пролонгацію терміну експлуатації та зменшення їх забруднення гуміновими та білковими речовинами. Модифікування поверхні ПС мембран ОБАС суттєво змінює їх розділювальні властивості (коефіцієнт затримування та проникність при різних значеннях рН) щодо розчинів гумінових кислот (ГК) та БСА, що пов'язано зі зміною характеру процесів взаємодії: розчинена речовина - мембрана.

Наповнені мембрани формували методом інверсії фаз із експериментально підібраного складу розчину - ПС:ПЕГ:(ДМАА-Х):Х, де Х - концентрація ОБАС в діапазоні від 0,1 до 3 мас. %.

Введення додаткових речовин у формувальну суміш призводить до порушення балансу сумісності складових розчину і, як результат, до зміни властивостей мембран. Експериментально встановлено, що раціональним для отримання ультрафільтраційних мембран є вміст 1 мас. % ОБАС. Більш високі концентрації ОБАС у формувальній суміші спричиняють утворення мікрофільтраційних мембран, які характеризуються низькою затримувальною здатністю та високою водопроникністю. Як і у випадку поверхневого модифікування, введення ОБАС в структуру отриманих ПС мембран призводить до суттєвої гідрофілізації їх поверхні в порівнянні з мембраною без ОБАС, про що свідчить істотне зменшення крайових кутів змочування поверхні мембран водою та зміна їх поверхневого заряду.

Наповнені іоногенними олігомерами ПС мембрани характеризуються значними відмінностями щодо розділювальних властивостей відносно іоногенних високомолекулярних речовин (БСА, ГК) та барвника (кислотного чорного - КЧ) і низькомолекулярних електролітів (іонів SO₄^2- та Са²⁺) порівняно з немодифікованими мембранами.

Як видно з табл. 1, селективність композиційних мембран вища в порівнянні з немодифікованими мембранами, оскільки затримання таких іоногенних речовин на заряджених мембранах збільшується внаслідок електрохімічного механізму (на мембранах без введення іоногенного олігомеру у формувальну суміш затримання SO₄^2-- та Са²⁺-іонів не відбувається).

Відомо, що при мембранній фільтрації розчинів, які містять білки або барвники, з часом спостерігається падіння продуктивності мембрани внаслідок її забруднення молекулами, адсорбованими на поверхні та в порах мембрани. Отримані результати щодо схильності до забруднення мембран органічними речовинами (БСА, КЧ) в залежності від часу їх експлуатації показують, що введення в формувальну суміш іоногенних олігомерів подовжує термін їх експлуатації до 10 разів порівняно з немодифікованими мембранами.

Таблиця 1

Селективність наповнених мембран відносно модельних розчинів (МР) речовин різної природи

МР	Наповнені композитні мембрани
	0	1	2	3	4*	5*	6	7	8	9*	10*
	R, %
КЧ	32,4	-	-	-	-	-	45,3	76,3	83,7	50,1	95,6
БСА	52,3	64,4	71,6	79,3	67,2	87,7	-	-	-	-	-
ГК	45,6	52,3	77,0	88,8	59,6	94,1	-	-	-	-	-
Ca2+	0	-	-	-	-	-	15,8	44,9	59,5	25,7	67,5
SO42-	0	12,8	39,3	48,5	19,7	57,5	-	-	-	-	-

0 - вихідні мембрани,1-5 - наповнені аніоноактивними, 6-10 - катіоноактивними олігомерами; рН - 7. С (КЧ, Ca²⁺, SO₄^2-) - 10^-3 М. С (БСА, ГК) - 10 і 30 мг/л відповідно. *сполуки розгалуженої будови;

Отримані наповнені ПС мембрани досліджено на предмет вимивання ОБАС із їх "тіла". Із результатів кількісного визначення ОБАС у вихідних мембранах та в процесі їх експлуатації (50-60 хв.) встановлено залежність між вмістом олігомеру, його просторовою будовою та ММ (табл. 2).

Таблиця 2

Залежність вмісту ОБАС в тілі мембрани від терміну її експлуатації

t, хв.	Наповнені мембрани
	0	1	2	3	4*	5*	6	7	8	9*	10*
	ОБАС, мас. %
0	0	2,90	2,93	3,80	3,13	5	1,96	1,60	1,54	2,84	4,88
50		2,61	2,81	3,56	3,00	4,70	1,90	1,43	1,51	2,72	4,6
60		2,68	2,71	3,52	2,90	4,65	1,81	1,47	1,43	2,63	4,53

Похибка експерименту становить ? 0,10 %.

Як видно з табл. 2, із збільшенням розгалуженості ОБАС здатність до їх вимивання зменшується, що можна пояснити просторовою будовою олігомеру та міцністю міжмолекулярних полімерних зв'язків. Варто зауважити, що вже через 50 хв. роботи мембран вимивання ОБАС не спостерігається. Враховуючи отримані результати, подальші дослідження проводили саме зі сполуками 5 і 10, які характеризуються розгалуженою будовою.

Отримані наповнені мембрани характеризуються більшою вибірковістю щодо молекулярних мас калібрантів порівняно з немодифікованими мембранами. При цьому Cut-off отриманих мембран змінився несуттєво (55 kDa - 0, 60 kDa - 1 i 50 kDa - 2).

Використання гуанідинвмісних олігомерних поверхнево-активних речовин (ГОПАР) в якості наповнювачів призводить до надання мембранам ще й бактерицидних властивостей (табл. 3).

Отримані композитні мембрани з введеним ГОПАР містять на поверхні та в об'ємі функціональні четвертинні амонієві групи. Встановлено, що присутність цих груп в структурі мембран обумовлює їх антибактеріальну активність відносно грамнегативної бактерії Escherichia coli НВ 101 та грампозитивної бактерії Stafilacocus aureus ССМ 209.

Таблиця 3

Залежність бактерицидної активності (БА) мембран від вмісту в них гуанідиновмісного олігомеру

С, мас %	Наповнені мембрани
	І	ІІ	ІІІ	І	ІІ	ІІІ
	БА, %
	Escherichia coli НВ 101	Stafilacocus aureus ССМ 209
0	100	72	0	96	90	0
0,1	100	100	28	100	100	95
0,5	100	100	98	100	100	100
1	100	100	100	100	100	100
2,5	100	100	100	100	100	100

Як видно із результатів таблиці 3, наявність олігомеру в структурі мембрани призводить до підвищення її бактерицидної активності щодо обох видів бактерій.

Отримані бактерицидні мембрани з гідрофілізованою поверхнею тестовано протягом 60 діб та вивчено стабільність їхніх функціональних і транспортних властивостей. Зокрема, бактерицидна активність залишається 100 % протягом 40 діб. Подальша експлуатація (до 60 діб) призводить до зниження продуктивності мембран через часткове їх забруднення. Варто зауважити, що мембрани, отримані без додавання олігомеру, характеризуються незворотним забрудненням протягом 6, 7 діб експлуатації.

У четвертому підрозділі наведено результати отримання модифікованих ПС мембран, які характеризуються підвищеною стійкістю до забруднення та бактерицидною дією, методом УФ ініційованої прищепленої полімеризації.

Фотохімічну модифікацію сформованих мембран здійснювали двома шляхами: з попередньою обробкою мембран у розчині фотоініціатора (а) і без неї (б), як показано на схемі.

За такою ж схемою прищеплювали 2-aцетамідоакрилову кислоту.

Наявність прищеплених до поверхні мембран груп підтверджено ІЧ-спектроскопічними дослідженнями.

Прищеплений до поверхні ПС мембран полівінілпіролідон (ПВП) призводить до зменшення ефективного розміру їх пор, судячи з результатів визначення коефіцієнту затримання ПЕГ та БСА (табл. 4).

Таблиця 4

Залежність коефіцієнтів затримання ПЕГ і БСА модифікованими мембранами від кількості прищепленого ПВП

Мембрани	Кількість прищепленого полімеру, мас. %	Кут змочування, є	Коефіцієнт затримання, %
			ПЕГ	БСА
Початкова	-	67	60,0	72,3
1	4,7	58	73,5	93,6
2	7,1	46	79,2	99,3

Тривалість УФ ініційованої прищепленої полімеризації - 10 хв. Концентрації: N-вініл-2-піролідону - 30 %, ПЕГ - 0,25 %; БСА - 0,1 %. рН - нейтральне.

Як видно з табл. 4, після модифікування коефіцієнт затримання ПЕГ і БСА модифікованими мембранами ПВП збільшується порівняно з немодифікованими мембранами. Зміна крайових кутів змочування мембран водою вказує на істотну гідрофілізацію поверхні таких мембран залежно від кількості прищепленого полімеру. На поверхні гідрофільних ПВП-модифікованих ПС мембран в статичному режимі досліджено сорбцію БСА.

Дослідження сорбції білку на поверхні мембран з прищепленим ПВП свідчить, що зі збільшенням кількості прищепленого ПВП на поверхні ПС мембран помітно зростає їх стійкість до забруднення білковими речовинами, що в черговий раз доводить ефективність гідрофілізації поверхні у покращенні розділювальних та експлуатаційних характеристик мембран.

Аналогічні залежності щодо зміни транспортних характеристик та покращення властивостей мембран за рахунок зменшення їх забруднення речовинами білкового походження, отримано і для мембран, модифікованих ААК.

Отримані ПС мембрани із прищепленим ПВП додатково модифікували обробкою у підкисленому розчині КI•I₂ для отримання бактерицидних мембран за рахунок утворення комплексу ПС-ПВП-I^-₃, як показано на схемі:

Для модифікованих мембран характерне жовто-коричневе забарвлення, в той час, як ПС та ПВП-ПС мембрани білого кольору. Забарвлення модифікованих мембран залишалось незмінним більше року спостережень, що свідчить про високу стабільність утвореного комплексу.

Прищеплення йоду на поверхні мембран призводить до їх значної гідрофілізації, яка практично не впливає на водопроникність мембран незалежно від тривалості проведення модифікування. У свою чергу, чітко виражено зміну розділювальних характеристик модифікованих мембран відносно ПЕГ_35 000. У порівнянні з немодифікованими мембранами коефіцієнт затримання зріс на 10%.

Модифікування ПС мембран ПВП-I^-₃ комплексами призводить не тільки до гідрофілізації їх поверхні, що позитивно впливає на зменшення забруднення мембран та зміну їх транспортних характеристик, а й до отримання бактерицидних мембран.

ПС-ПВП- I^-₃ мембрани проявляють 100 % бактерицидну активність, як до грамнегативної бактерії Escherichia coli НВ 101, так і до грампозитивної бактерії Stafilacocus aureus ССМ 209 вже після 10 хвилин модифікування. Антибактеріальні властивості отриманих мембран залишалися стабільними протягом тривалого часу. Незначне зниження їх активності з часом можна пояснити частковим руйнуванням комплексу ПВП-І^-₃ та сублімацією йоду.

У п'ятому підрозділі описано отримання заряджених ПС мембран методом хімічного модифікування їх поверхні через стадію хлорметилювання. Характерними особливостями даного методу є його низька вартість, що обумовлено використанням води в якості розчинника та простотою технологічного обладнання.

Розроблено метод отримання мембран із зарядженою, хімічно-модифікованою поверхнею шляхом введення сульфогруп та груп четвертинного амонію через стадію попереднього хлорметилювання (реакція Бланка) за схемою:

Модифікування поверхні ПС мембран зумовлює утворення на ній позитивно та негативно заряджених функціональних груп, кількість яких залежить від тривалості модифікування.

Наявність хлорметильних груп на поверхні мембран підтверджено ¹Н ЯМР спектроскопічними дослідженнями. Модифіковану поверхню ПС мембран кількісно характеризували шляхом вимірювання іонообмінної ємності методом іонообмінного титрування. Отримані результати свідчать, що модифіковані ПС мембрани суттєво відрізняються за іонообмінними характеристиками порівняно з немодифікованими, ІОЄ яких становить 0 та (2,56±0,55)?10^-4 моль?г^-1 відповідно.

Введення на поверхню мембрани функціональних груп призводить до зміни поверхневого заряду, що може бути кількісною характеристикою рівня модифікування мембран.

о - потенціал поверхні мембран в процесі модифікування суттєво змінився. У випадку сульфування ПС мембран спостерігається збільшення величини негативного заряду у порівнянні із немодифікованими. З іншого боку, амінування поверхні мембран призводить до зміни заряду їх поверхні, тобто до отримання мембран із позитивним о - потенціалом.

Сульфування та амінування призводить не лише до отримання гідрофільних мембран (про що свідчить значне зменшення контактного кута змочування з 69 до 41є) з тим чи іншим зарядом поверхні, а також і до зміни їх транспортних характеристик.

Про величину такої зміни судили за результатами вимірювання коефіцієнту затримання ПЕГ, БСА та ГК.

Таблиця 5

Транспортні характеристики модифікованих мембран в порівнянні з немодифікованими

Мембрани	R, %
	ПЕГ, %	БСА**	ГР
0	49,6	72,3	45,6
1	55,2	83,3	56,9
2	66,1	87,6	84,7
3	70,8	89,9	-

0 - немодифікована ПС мембрана, 1 - хлорметильована, 2 - сульфована, 3 - амінована. С (БСА, ГК) - 10 і 30 мг/л відповідно. **Коефіцієнт затримання БАС проводили із його водних розчинів при рН ізоелектричної точки, а ГК - в нейтральному середовищі.

Із результатів, наведених у табл. 5, видно, що коефіцієнт затримання ПЕГ, БСА та ГК із їх водних розчинів на модифікованих мембранах суттєво залежить від хімічної природи їх поверхні. Реакції сульфування та амінування хлорметильованих ПС мембран є ефективним методом для створення мембран із зарядженою та високо-гідрофільною поверхнею.

У шостому підрозділі описано новий метод одержання композиційних полімерних мембран, наповнених наночастинками срібла, на прикладі синтезу стійких до біозабруднення Ag-ПС мембран. Запропоновано механізм включення наночастинок срібла в полімерну структуру ПС мембран, утворених під час фазово-інверсійного утворення мембран.

Було розроблено два альтернативні шляхи включення наночастинок Ag в матрицю ПС мембран. *Перший підхід реалізується шляхом додавання Ag/ДМФА органозолю в поливальний розчин ПС/ДMАA. *Другий підхід базується на включенні відновленого у ДМФА срібла у процесі формування мембран.

Для дослідження та підтвердження включення в полімерну матрицю наночастинок срібла використано методи TEM та ЕР аналізу. За допомогою TEM зображення поперечного зрізу мембран зафіксовано наночастинки Ag в структурі ПС мембрани, а в поєднанні з ЕР аналізом підтверджено присутність вбудованих в ПС матриці наночастинок Ag діаметром 20-40 nm.

Досліджено транспортні характеристики ПС мембран наповнених наночастинками срібла (табл. 6).

Таблиця 6

Результати досліджень транспортних характеристик отриманих мембран

Мембрана	ПС	*ПС/AgSol	*ПС/Ag
Jv, л/год*м2	263	338	426
RДЕК 150 000, %	96,7	56,2	75,7

*ПС/AgSol, ПС/Ag - мебрани сформовані першим та другим підходами відповідно.

Модифіковані мембрани характеризуються значним збільшенням продуктивності порівняно з немодифікованими. Щодо значень коефіцієнту відсікання, то спостерігається його зменшення в ряді

ПС>ПС/Ag>ПС/AgSol.

Антибактеріальну активність одержаних мембран наповнених сріблом перевіряли шляхом їх контакту з суспензією клітин та аналізом числа колоній бактерій на їх поверхні. Мембрани виявляли значну антибактеріальну активність відносно S. aureus та особливо E. coli. порівняно з контрольними (немодифікованими) мембранами: 100 % та 0 % відповідно.

У сьомому підрозділі проведено оцінку експлуатаційних характеристик ПС мембран, модифікованих ПВП шляхом прищепленої полімеризації, ініційованої УФ опроміненням, методом математичного моделювання.

Застосувавши метод математичного моделювання та вивчивши кінетику процесу забруднення ПС мембран при адсорбції БСА, визначено той інтервал часу, при якому продуктивність мембрани є прийнятною (допустимою), а також час, після якого використання мембрани стає недоцільним (неефективним). Розроблена математична модель процесів забруднення ультрафільтраційних мембран може бути застосована не тільки для опису процесу мембранного розділення розчинів білків, а також і для інших розчинених речовин, як синтетичного, так і природного походження.

Такі математичні моделі дозволяють ефективно розраховувати параметри мембранного очищення розчинів і встановити оптимальні режими експлуатації мембран на будь-якому відрізку часу.

Четвертий розділ присвячений прикладним аспектам використання модифікованих мембран. За результатами експериментальних досліджень розроблено технологію отримання модифікованих ПС мембран, яку випробувано для процесу очищення та концентрування екстракту білкових фізіологічно активних речовин (простатилену).

ВИСНОВКИ

1. У дисертації встановлено фізико-хімічні закономірності формування, модифікування та отримання наповнених композиційних ПС мембран. Дані дослідження дозволили створити цілий ряд функціалізованих мембран з широким діапазоном властивостей і удосконалити технологічні процеси одержання гідрофільних, заряджених та бактерицидних ПС мембран з їх застосуванням у галузях водопідготовки, концентрування та розділення речовин різної природи з використанням баромембранних процесів.

2. Вперше розроблені методи модифікування ПС мембран ОБАС шляхом їх поверхневої функціалізації з 1 % водного розчину ОБАС при оптимальній тривалості модифікування 30 хв. та одержання наповнених композиційних мембран, сформованих з розчину полімеру, який містив до 3 мас. % ОБАС.

3. Вперше проведені систематичні дослідження модифікування ПС мембран гуанідинвмісними олігомерами різної хімічної будови, комплексами ПВПЙ і частинками колоїдного срібла та отримано мембрани із стабільними (більше 56 діб) - 100% бактерицидними властивостями відносно грамнегативної бактерії Escherichia coli НВ 101 та грампозитивної бактерії Stafilacocus aureus ССМ 209.

4. Розроблено ефективний метод отримання заряджених мембран шляхом непрямого сульфування та амінування їх поверхонь. Отримано позитивно та негативно заряджені ПС мембрани з низькою здатністю до забруднення.

5. Досліджено метод отримання високогідрофільних ПС мембран шляхом УФ-ініційованого прищеплення до їх поверхні N-вініл-2-піролідону та 2-ацетамідакрилової кислоти. Показано, що оптимальними параметрами проведення прищепленої полімеризації ВП і ААК до поверхні ПС мембран з їх максимальними ступенями прищеплення 7,3 та 13,5 % є концентрація мономерів 20 і 0,4 % відповідно при тривалості прищепленої полімеризації 20 хв.

6. Показана принципова можливість регулювання розділювальних властивостей ультрафільтраційних ПС мембран модифікуванням ОБАС, амін-похідними акрилової кислоти, ПВПЙ та частинками колоїдного срібла.

7. Розроблено та впроваджено в дослідно-промислових умовах технологію отримання модифікованих ПС мембран, яку випробувано для процесу очищення та концентрування екстракту білкових фізіологічно активних речовин (простатилену). Технологія впроваджена на ТОВ "Пептід", м. Київ.

ПЕРЕЛІК ПУБЛІКАЦІЙ

1. Формування ультрафільтраційних полісульфонових мембран та дослідження їх властивостей / В. З. Босак., А. Ф. Бурбан, П. В. Вакулюк [та ін.] // „Магістеріум”. Серія хімічні науки. НаУКМА. - 2006. - № 24. - С. 9-14.

2. Наджафова О. Ю. Сорбція гемоглобіну композитними плівками оксид силіцію-полівінілсульфокислота / Наджафова О. Ю., Дроздова М. В., Босак В .З. // Вісник Київського національного університету імені Тараса Шевченка. - 2006. - № 43. - С. 23 - 25.

3. Поверхневе модифікування полісульфонових ультрафільтраційних мембран катіонними біанкерними сполуками / В. З. Босак., А. Ф. Бурбан., В. В. Шевченко [та ін.] // Наукові записки НаУКМА. Хімічні науки і технології. - 2006. - № 55. - С. 8 - 11.

4. Босак В. З. Поверхнева модифікація полісульфонових мембран шляхом УФ-ініційованої прищепленої полімеризації N-вініл-2-піролідону / Босак В. З., Вакулюк П. В., Бурбан А. Ф. // Український хімічний журнал. - 2007. - Т. 73, № 8. - С. 116 - 120.

5. Поверхневе модифікування полісульфонових ультрафільтраційних мембран олігомерними аніонними біанкерними сполуками / В. З. Босак., А. Ф. Бурбан, П. В. Вакулюк [та ін.] // Вопросы химии и химической технологии. - 2007. - №2. - С. 69 - 79.

6. Отримання композиційних полісульфонових ультрафільтраційних мембран з іоногенними біанкерними сполуками / В. З. Босак., А. Ф. Бурбан, В. В. Шевченко [та ін.] // Доповіді НАНУ. - 2007. - № 11. - С. 130 - 134.

7. Отримання заряджених полісульфонових ультрафільтраційних мембран та вивчення їх властивостей / В. З. Босак., А. Ф. Бурбан, П. В. Вакулюк [та ін.] // Доповіді НАНУ. - 2007. - № 8. - С. 127 - 132.

8. Визначення основних характеристик модифікованих ультрафільтраційних полісульфонових мембран методом математичного моделювання / В. І. Лаврик, В. З. Босак., П. В. Вакулюк [та ін.] // Наукові записки НаУКМА. Хімічні науки і технології. - 2007. № 66. - С. 13 - 19.

9. Бактерицидні полісульфонові ультрафільтраційні мембрани, сформовані в присутності гуанідиновмісних олігомерів / В. З. Босак., А. Ф. Бурбан, В. В. Шевченко [та ін.] // Доповіді НАНУ. - 2008. № 1. - С. 127 - 311.

10. Пат. № 22648 України, МПК C08L 81/00. Формувальна композиція для напівпроникних мембран / Босак В. З., Вакулюк П. В., Бурбан А. Ф., Вортман М. Я., Клименко Н. С., Шевченко В. В.; заявник і патентовласник Національний університет «Києво-Могилянська академія» та Інститут хімії високомолекулярних сполук НАН України. - № u 2006 12934; заявл. 07.12.2006; опубл. 25.04.2007, Бюл. №5.

11. Пат. № 22871 України, МПК B01D 71/00. Спосіб отримання напівпроникної мембрани / Босак В. З., Вакулюк П. В., Бурбан А. Ф., Коновалова В. В., Вортман М. Я., Клименко Н. С., Шевченко В. В.; заявник і патентовласник Національний університет «Києво-Могилянська академія» та Інститут хімії високомолекулярних сполук НАН України. - № u 2006 13983; заявл. 28.12.2006; опубл. 25.04.2007, Бюл. №5.

12. Поверхностная модификация полисульфоновых мембран фотоинициированной привитой полимеризацией N-винил-2-пирролидона: сб. науч. трудов по материалам Российской конференции с международным участием [«Ионный перенос в мембранах»], (Туапсе, 30 мая - 2 июня 2006 г.) / М-во образования и науки РФ, Кубанский гос. ун-т. - Краснодар: 2006. - С 23-25.

13. Отримання гідрофільних полісульфонових мембран для очищення води забрудненої білковими речовинами: зб. наук. праць за матеріалами ХIV міжнар. наук.-практ. конф. [«Екологічні проблеми водного та повітряного басейнів. Утилізація відходів»], (Алушта, 12-16 червня 2006 р.) / ДЦПГТС "УкрВОДГЕО". - Х.: 2006. - С. 13-19.

14. Поверхневе модифікування полісульфонових мембран аніонними біанкерними сполуками: зб. наук. праць за матеріалами IV Українсько-Польської наук. конф. [«Полімери спеціального призначення»], (Дніпропетровськ, 1-5 жовтня 2006 р.) / Міністерство освіти і науки України, Український держ. хім.-технол. ун-т [та ін.] - Д.: 2006. - 49 с.

15. Функціональні полісульфонові мембрани та перспектива їх використання у процесах очищення води: зб. наук. праць за матеріалами IV Міжнар. форуму. [«Aqua Україна 2006»], (Київ, 19-21 вересня 2006 р.) / «Екологічні технології», «Європейська Водна Асоціація» [та ін.] - К.: 2006. - С. 272 - 274.

16. Формування полісульфонових мембран та їх поверхневе модифікування катіонними біанкерними сполуками для очищення води: зб. наук. праць за матеріалами міжнар. наук.-практ. конф. [«І всеукраїнський з'їзд екологів»], (Вінниця, 4-7 жовтня 2006 р.) / Вінницький нац. техн. ун-т. - В.: 2006. -56 с.

17. Отримання заряджених полісульфонових ультрафільтраційних мембран та вивчення їх властивостей: зб. наук. праць за матеріалами міжнар. наук.-практ. конф. [«Мембрани та сорбційні процеси і технології»], (Київ, 5-7 березня 2006 р.) / Нац. ун-т «Києво-Могилянська академія». - К.: 2007. -13 с.

18. Оцінка експлуатаційних характеристик модифікованих полісульфонових мембран методом математичного моделювання: зб. тез доповідей міжнар. наук.-практ. конф. [«Мембрани та сорбційні процеси і технології»], (Київ, 5- 8 березня 2007 р.) / Нац. ун-т «Києво-Могилянська академія». К.: 2007. - 30 с.

19. Разработка методов получения функциональных полимерных мембран: сб. науч. трудов по материалам ІІІ Санкт-Петербургской конф. молодых ученых. [«Современные проблемы науки о полимерах»], (17 - 19 апреля 2007 г.) / Институт высокомолекулярных соединений РАН. - С.-Пб.: 2007. - 68 с.

20. Отримання бактерицидних полісульфонових ультрафільтраційних мембран та вивчення їх властивостей: зб. тез доповідей ХІ наук. конф. [«Львівські хімічні читання»], (Львів, 30 травня - 1 червня 2007 р.) / Міністерство освіти і науки України, Львівський нац. ун-т імені Івана Франка. Л.: 2007. - Т23 с.

21. Отримання композиційних полісульфонових ультрафільтраційних мембран з іоногенними біанкерними сполуками: зб. наук. праць за матеріалами ХV міжнар. наук.-практ. конф. [«Екологічна та технологічна безпека. Охорона водного та повітряного басейнів. Утилізація відходів»], (Бердянськ, 11- 15 червня 2007 р.). / Міністерство охорони навколишнього природного середовища України [та ін.] Х.: 2007. Т. 1, - С. 50-61.

22. Novel route for the preparation of nanoparticle-filled polymeric membranes: Example of the synthesis of biofouling resistant Ag-polysulfone ultrafilters. [233 rd ACS Meeting], (Chicago, IL, USA, March 25-29). - Chicago, 2007. # SUST 55.

Особистий внесок автора у працях, що опубліковані у співавторстві: [1-9, 12-22] - в даних роботах участь дисертанта полягає в постановці досліджень, плануванні та проведенні експериментів, аналізі літератури за темою досліджень, обробці експериментальних даних та публікації отриманих результатів; [10-11]- постановка і проведення експериментів, обробка одержаних даних, участь в обговоренні результатів. У співавторстві оформлена заявка на винахід.

АНОТАЦІЇ

Босак В. З. Розробка методів отримання гідрофільних полісульфонових мембран із зарядженою поверхнею та бактерицидними властивостями. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.18. - мембрани та мембранна технологія. Київський національний університет технологій та дизайну, Київ, 2008.

В дисертації проведені систематичні дослідження процесів формування та фізико-хімічного модифікування ПС мембран олігомерними біанкерними сполуками, аміно-похідними акрилової кислоти, комплексами полівінілпіролідонйоду, частинками колоїдного срібла з метою гідрофілізації їх поверхні та надання їм специфічних розділювальних характеристик за рахунок утворення на них функціональних груп. Розроблені методи модифікування представлені у двох варіантах: фізико-хімічне модифікування та створення композиційних мембран шляхом їх наповнення функціоналізаторами різної хімічної природи. Шляхом модифікування поверхні ПС мембран біанкерних поверхнево-активними речовинами отримані заряджені (катіоноактивні, аніоноактивні) та бактерицидні мембрани. Встановлена принципова можливість регулювання розділювальних властивостей ПС мембран методом фізико-хімічної адсорбції на їх поверхні, хімічного модифікування чи шляхом наповнення біанкерними поверхнево-активними речовинами різної концентрації. Вивчено вплив фізико-хімічного модифікування на функціональні характеристики мембран функціоналізованих олігомерними біанкерними сполуками, амін-похідними акрилової кислоти, комплексами полівінілпіролідонйоду. Встановлено, що гідрофілізація та поява заряду на поверхні мембран істотно змінюють ці характеристики, що пов'язано, як з характером і величиною адсорбції, так і механізмом розділення речовин різної хімічної природи на модифікованих мембранах. Виконані дослідження з наповнення мембран гуанідинвмісними олігомерами, частинками колоїдного срібла та модифікування мембран комплексами полівінілпіролідонйоду засвідчили їх високу бактерицидну ефективність протягом тривалого часу. Показано можливість використання отриманих модифікованих ПС мембран у технології очищення та концентрування екстракту білкових, фізіологічно активних речовин, зокрема простатилену.

Ключові слова: полісульфонові мембрани, модифікація, біанкерні сполуки, заряджені поверхні, бактерицидність, наповнення, гідрофілізація.

V. Z. Bosak. Development of receive methods of hydrophilic polysulfone membranes with the charged surface and bactericidal properties. - Manuscript.

...