V Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2013

Успешное развитие мембранных технологий привело к появлению нового класса мембран, способных задерживать рост микроорганизмов на поверхности мембран [1]. При использовании различных фильтрующих мембранных устройств в течение длительного времени микроорганизмы, находящиеся в воде, водных растворах и воздухе, размножаясь, могут блокировать поры мембран, что обуславливает снижение ее рабочих характеристик и повышает возможность бактериологического заражения фильтрата, что приводит к необходимости срочной замены мембраны или всего фильтра. Эта проблема касается мембранных систем водоподготовки в медицине, фармацевтике, пищевой промышленности, а так же стационарных или передвижных установок и индивидуальных средств обеспечения питьевой водой военнослужащих и работников МЧС.

Анализ научно-технической информации в области бактерицидных и бактериостатических материалов показывает, что такого типа мембраны могут быть получены путем модификации мембран различными агентами, обладающими бактерицидными свойствами. [2].

Целью данной работы являлось исследование возможности модификации полиамидных микрофильтрационных мембран наносеребром.

Введение модифицирующих добавок в полимерные мембраны осуществлялось на стадии приготовления формовочного раствора (объемная модификация) и нанесением модифицирующего агента на поверхность готовой мембраны (поверхностная модификация).

Исследование объемной модификации проводилось путем введения в формовочный раствор препарата наносеребра марки «Силвернано-1»..

Полученные данные показали, что введение наносеребра в различных концентрациях в формовочный раствор, приводит к значительным изменениям порометрических характеристик мембран (рис. 1). Как видно из рисунка, введение уже 0,05% наносеребра приводит к уменьшению производительности более чем в 2 раза, при этом точка пузырька увеличилась на 12%, что свидетельствует об уменьшении общего числа пор, при этом диаметр пор остается практически без изменений.

По-видимому, наносеребро, находящиеся в объеме, является дополнительным центром кристаллизации. И поэтому, общее количество центров кристаллизации увеличивается, что приводит, как известно [3], к получению более плотной мембраны, вследствие чего точка пузырька увеличивается, а производительность уменьшается.

Рис.1. Влияние концентрации наносеребра (С_Ag, %) на производительность (Q) (1) и точку пузырька(P_Т.П.)(2) модифицированных мембран

Эффективность бактерицидного действия мембран, модифицированных наносеребром, определяли по количеству колониеобразующих единиц (КОЕ) через 1,3 и 7 суток. При фильтровании суспензий бактерий E.coli через не обработанные мембраны наблюдался сплошной рост бактерий на их поверхности. При фильтровании через модифицированные мембраны наблюдался замедленный рост бактерий, при этом часть поверхности фильтра оставалось чистой. Из этого следует, что мембраны, обработанные наносеребром, обладают бактериостатичностью, но уровень ее недостаточен для использования в медицинских и фармацевтических целях. По-видимому, это связано с тем, что модификация в объеме, не позволяет частичкам наносеребра полностью реализовать свои бактерицидные свойства.

Поверхностная модификация осуществлялась путем нанесения наносеребра на готовую мембрану двух типов, со средним размером пор 0,2 мкм и 0,45 мкм. Влияние модифицирующей добавки на порометрические характеристики приведено на рис.2 и 3.

Из приведенных данных видно, что модификация наносеребром полиамидной мембраны, оказывает влияние на порометрические характеристики, но это влияние по сравнению с объемной модификацией, значительно меньше.

Рис.2 Влияние концентрации наносеребра (С_Ag, %) на производительность (Q) (1) и точку пузырька (P_Т.П.)(2) модифицированных мембран со средним размером пор 0,2мкм

Рис.3. Влияние концентрации наносеребра (С_Ag, %) на производительность (Q) (1) и точку пузырька (P_Т.П.) (2) модифицированных мембран со средним размером пор 0,45 мкм

На рис. 4,5 представлены микрофотографии поверхности мембраны со средним размером пор 0,2 мкм и поверхности мембраны, обработанной наносеребром. Из рисунков видно, что при модификации наносеребром, поры на поверхности мембраны уменьшаются, а неровности несколько сглаживаются.

Рис.4 Микрофотография поверхности полиамидной мембраны

Рис.5. Микрофотография поверхности полиамидной мембраны, при поверхностной модификации

По-видимому, поверхностная модификация приводит к изменению структуры поверхности мембраны. Происходит набухание полиамидной мембраны, поэтому часть препарата серебра попадает в поры и, уменьшает их размеры, а часть задерживается на неровной поверхности.

Полученные образцы, модифицированные наносеребром, были исследованы на бактерицидные свойства. Было установлено, что мембраны обладали бактерицидными свойствами при фильтровании суспензий бактерий E.coli в течение 7 суток (времени наблюдения). Следовательно, мембраны, модифицированные путем поверхностного нанесения наносеребра, проявляют явно выраженные бактерицидные свойства и в дальнейшем могут быть рекомендованы для использования в медицине, фармацевтике.

Выводы

1. Разработано два метода модификации полиамидных микрофильтрационных мембран с целью придания им бактерицидных свойств путем введения наносеребра на стадии приготовления формовочного раствора и путем нанесения его на поверхностный слой готовой мембраны.

2. Изучено влияние количества и способа введения наносеребра на порометрические характеристики мембран.

3. Установлено, что при обоих методах модификации введение наносеребра приводит к увеличению точки пузырька и снижению производительности.

4. Показано, что поверхностная модификация полиамидных мембран наносеребром, позволяет получить бактерицидные мембраны, на которых не наблюдается рост бактерий, по крайней мере, в течение 7 суток.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Брок Т. Мембранная фильтрация.- М.: Мир, 1987. С.464..239

2. Яворская Е.С., Готальская Л.И., Карачевцев В.Г./Исследование антибактериального действия серебросодержащих микрофильтрационных мембран «Владипор», Куц Г.И.//Тез.докл.Мембраны- 2008-Москва

3. Манделькерн Л. Кристаллизация полимеров. - Химия, 1966. С. 366.

Код для цитирования: Скопировать