Fabrication of Various Nanofibrous Hybrid Membranes for Separation of Micro-Particles

Md Nazrul Islam

Master's thesis

Abstract:

As evidenced by growing scientific and industrial research in recent years, nanofiber membranes created by electrospinning engineering are being committed to novel applications for developing technologies. Membranes are highly successful because of their characteristics, which include a small pore size, a vast specific surface area, and the excellent filtration. This nanofibrous filter is the most fascinating study in the previous decade due to availability of nanofiber raw materials and particular useful characteristics. Membrane procedures are becoming increasingly popular because to their efficiency in removing germs, pathogens, natural organic matter, and particles. In our thesis we try to use membrane technology to create water filtration which may use in to save industrial water, due to forth industrial revolution saving water is most important issue to save the nature and wildlife. The prime aim of filtration is separation of micro particle from water. In our studies, heat press lamination was subjected to two distinct pressures and three temperatures. Air permeability, surface pore size, water filtration, and contact-angle tests were used to explore the effects of lamination pressure on the breathability, water permeability, and surface wettability of multi-layered nanofibrous membranes. Moreover, the effects of the laminating pressure on breathability, and water permeability, surface wettability of multi-layered nanofibrous membranes were investigated with air permeability, water filtration, surface porosity, contact-angle experiments. In our work, we used PA6 and PVDF and PAN nanofibers with different surface areas i.e., 1.0 GSM, 1.5 GSM, 2.0 GSM, and 3.0 GSM at 110oC, 125oC, and 135oC temperature. After testing the filtration capacity of all membranes, we get nine best samples out of thirty-six samples, considering the best micro particle separation capacity of all the membranes with high flux.

Abstract:

Jak dokazuje rostoucí vědecký a průmyslový výzkum v posledních letech, membrány z nanovláken vytvořené technikou elektrostatického zvlákňování se zavázaly k novým aplikacím pro vývoj technologií. Membrány jsou velmi úspěšné díky svým vlastnostem, které zahrnují malou velikost pórů, velký specifický povrch a vynikající filtraci. Tento nanovlákenný filtr je nejvíce fascinující studií v předchozím desetiletí kvůli dostupnosti surovin z nanovláken a zvláštním užitečným vlastnostem. Membránové postupy jsou stále oblíbenější, protože jsou účinné při odstraňování choroboplodných zárodků, patogenů, přírodních organických látek a částic. Tato diplomová práce se snaží použít membránovou technologii k vytvoření vodní filtrace, která může sloužit k úsporám průmyslové vody, protože v důsledku průmyslové revoluce je úspora vody nejdůležitějším problémem pro záchranu přírody. Hlavním cílem filtrace je separace mikročástic z vody. V této studii byla laminace tepelným lisem vystavena třem odlišným tlakům a teplotám. K prozkoumání účinků laminačního tlaku na prodyšnost, propustnost pro vodu a smáčivost povrchu vícevrstvých nanovlákenných membrán byly použity testy propustnosti vzduchu, filtrace vody, velikost povrchových pórů a kontaktní úhel. Kromě toho byly zkoumány účinky laminačního tlaku na prodyšnost, propustnost pro vodu a smáčivost povrchu vícevrstvých nanovlákenných membrán pomocí experimentů s propustností vzduchu, vodní filtrací, pórovitostí povrchu a kontaktním úhlem. V této práci jsou použita nanovlákna PA6, PVDF a PAN s různými povrchovými plochami, tj. 1,0 GSM, 1,5 GSM, 2,0 GSM a 3,0 GSM při teplotě 110°C, 125°C a 135°C. Po testování filtrační kapacity všech membrán bylo získáno devět nejlepších vzorků ze třiceti šesti vzorků, přičemž se bere v úvahu nejlepší schopnost separace mikročástic všech membrán s vysokou propustností.

Keywords

elektrospining, mikrofiltrace, membrána, tok, propustnost, mikročástice.

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 31. 8. 2021

Thesis defence

• Supervisor: Fatma Yalcinkaya, MSc. Ph.D.

Technical University of Liberec

Faculty of Textile Engineering

Master programme / field:
Textile Engineering / Nonwovens and Nanofiber Materials