Photocatalytic properties of polyethersulfonic membranes modified with SnO2 nanoparticles

Abstract

Метою роботи було отримати мембрани з фотокаталітичними та антизабруднювальними властивостями. Для цього поліетерсульфонові мембрани модифікували поліелектролітними комплексами та наночастинками SnO2 методом почергової адсорбції протилежно заряджених поліелектролітів. До поверхні мембран були прищеплені транс-корична і гідрокорична кислоти шляхом утворення амідного зв’язку між карбоксильною групою кислот та аміногрупами поліетиленіміну. Модифікування мембран наночастинками підтверджене методами сканувальної електронної мікроскопії, енергодисперсійної спектроскопії та електрокінетичним аналізом. Усі досліджені мембрани характеризуються наявністю ізоелектричної точки у діапазоні рН 4.5–5.0, позитивним ?-потенціалом у кислому середовищі і негативним – у нейтральному і лужному середовищах. Адсорбційні, фотокаталітичні та транспортні властивості мембран були досліджені з використанням родаміну Ж. Показано, що іммобілізація наночастинок станум(IV) оксиду знижує адсорбцію барвника на поверхні мембран у 2 рази. Підтверджено, що модифікування мембран призвело до появи у них фотокаталітичних властивостей. Так, мембрани з наночастинками станум(IV) оксиду характеризуються високим ступенем розкладання родаміну Ж (40–50 %) за 1.5 год за початкової концентрації барвника 1.2·10–3 %. Усі кінетичні криві розкладання родаміну Ж на мембранах описуються рівнянням псевдопершого порядку Ленгмюра-Хіншельвуда. Встановлено, що прищеплення транс- і гідрокоричної кислот впливає на рН-оптимум фотокаталітичної активності мембран. Так, мембрана, модифікована лише наночастинками станум(IV) оксиду, проявляє найвищу активність у кислому середовищі при рН 3.1. При додатковому модифікуванні мембран транс-коричною кислотою рН-максимум фотокаталітичної активності зсувається у лужну область (рН 9.0), а гідрокоричною кислотою - у нейтральну область (рН 7.0). Показано, що модифіковані мембрани виявляють стабільну продуктивність у процесі нанофільтрації барвника і високі ступені його затримки (70–90 %).