. Họ và tên nghiên cứu sinh: NGÔ HỒNG ÁNH THU                    

2.Giới tính: Nữ

3. Ngày sinh:     17/04/1987                                                                   

4. Nơi sinh: Hà Nội

5. Quyết định công nhận nghiên cứu sinh: số 4050/QĐ-KHTN-CTSV ngày 19/09/2013 của Hiệu trưởng trường Đại học Khoa học Tự nhiên    

6. Các thay đổi trong quá trình đào tạo: không

7. Tên đề tài luận án: Nghiên cứu biến tính bề mặt màng lọc composit polyamid lớp mỏng (TFC-PA) và khả năng ứng dụng trong xử lý nước ô nhiễm

8. Chuyên ngành: Hóa Môi trường                                             

9. Mã số: 62440120

10. Cán bộ hướng dẫn khoa học:           Hướng dẫn chính: PGS. TS. Trần Thị Dung        

                                                            Hướng dẫn phụ: PGS. TS. Shinsuke Mori

11. Tóm tắt các kết quả mới của luận án:

Luận án đã tiến hành nghiên cứu biến tính bề mặt màng lọc composit polyamid lớp mỏng (TFC-PA) bằng các phương pháp: trùng hợp ghép quang hóa dưới bức xạ tử ngoại, trùng hợp ghép khơi mào oxy hóa khử và phủ lớp hạt TiO₂ kích thước nanomet lên trên bề mặt màng. Từ các kết quả thực nghiệm thu được, có thể rút ra một số kết luận chính sau:

- Quá trình biến tính bề mặt màng lọc composit TFC-PA đã làm thay đổi rõ rệt đặc tính bề mặt và tính năng tách lọc của màng. Các điều kiện thực hiện quá trình như loại và nồng độ tác nhân ghép (acid acrylic (AA) và poly (ethylen glycol) (PEG)), thời gian trùng hợp ghép, hàm lượng TiO₂ trong huyền phù, thời gian kích thích bức xạ tử ngoại bề mặt màng sau khi phủ TiO₂ kích thước nanomet ảnh hưởng mạnh đến đặc tính của màng.

- Phổ hồng ngoại phản xạ xác nhận sự trùng hợp ghép AA và PEG đã xảy ra trên bề mặt màng TFC-PA. Bề mặt màng trở nên ưa nước hơn với góc thấm ướt giảm mạnh, từ 51^o của màng nền ban đầu xuống khoảng 25^o cho các màng trùng hợp ghép với AA và khoảng 15^o cho màng trùng hợp ghép với PEG. Ảnh chụp hiển vi điện tử quét và hiển vi lực nguyên tử cho thấy bề mặt màng sau khi trùng hợp ghép trở nên chặt sít hơn và trơn nhẵn hơn do sự hình thành lớp polyme ghép, độ thô nhám bề mặt màng giảm xuống rõ rệt. Kết quả đánh giá đặc tính lọc tách của màng trùng hợp ghép bề mặt chứng tỏ sự tăng lên đồng thời của cả ba thông số gồm độ lưu giữ, năng suất lọc và khả năng chống tắc. Độ lưu giữ tăng từ 2 đến 4 %, trong khi năng suất lọc của màng tăng từ 35 đến 58 %, mức độ duy trì năng suất lọc cao hơn từ 20 đến 30 % so với màng nền. Trong đó, màng trùng hợp ghép với PEG cho hiệu quả lọc tách tốt hơn so với màng trùng hợp ghép AA. Kết quả đánh giá độ ổn định của màng cho thấy màng trùng hợp ghép bề mặt có độ lưu giữ khá ổn định trong khoảng pH từ 2 đến 11, khả năng chịu môi trường chlor của màng được nâng lên rõ rệt so với màng nền.

- Với màng phủ TiO₂ kích thước nanomet, phổ hồng ngoại phản xạ xác nhận quá trình tự ráp của TiO₂, với sự xuất hiện các liên kết Ti-O-Ti trên bề mặt màng phủ TiO₂ và liên kết Ti-OH trên bề mặt màng phủ TiO₂ khi được kích thích bức xạ UV. Phép đo góc thấm ướt cho thấy bề mặt màng trở nên ưa nước hơn với góc thấm ướt giảm rõ rệt, từ 51^o của màng nền xuống khoảng 33^o cho màng phủ TiO₂ và nhỏ hơn 10^o cho màng phủ TiO₂ được chiếu bức xạ UV. Ảnh chụp FE-SEM cho thấy mật độ TiO₂ trên bề mặt màng tăng theo hàm lượng TiO₂ kích thước nanomet trong huyền phù. Kết quả đánh giá tính năng tách lọc của màng phủ lớp hạt TiO₂ có chiếu UV cho thấy sự tăng lên đồng thời của các thông số độ lưu giữ, năng suất lọc và khả năng chống tắc. Độ lưu giữ của màng tăng từ 1 đến 3 %, năng suất lọc cao hơn từ 58 đến 60 %, trong khi độ duy trì năng suất lọc theo thời gian của màng phủ TiO₂ cao hơn 20 -40 % so với màng nền, màng có tính năng tách lọc tốt hơn với đối tượng là các dung dịch hữu cơ. Màng phủ TiO₂ kích thước nanomet có độ ổn định với pH, nhiệt độ và khả năng chịu môi trường chlor tương đương màng nền.

- Kết quả đánh giá khả năng xử lý nước ô nhiễm cho thấy màng TFC-PA biến tính bề mặt có thể tách loại gần như hoàn toàn thuốc nhuộm dư trong nước thải dệt nhuộm, protein và các chất hữu cơ trong dịch thải bia sau lên men, các ion kim loại nặng trong nước thải mạ, với tính năng tách lọc được nâng lên đáng kể so với màng nền.

12. Khả năng ứng dụng thực tiễn:

Việc nghiên cứu các giải pháp nhằm nâng cao đặc tính tách lọc và giảm hiện tượng tắc nghẽn có ý nghĩa rất quan trọng, nhằm làm tăng hiệu quả cho quá trình lọc màng. Phương pháp biến tính bề mặt màng lọc có các ưu thế đặc biệt, một mặt có thể thay đổi các đặc tính bề mặt màng mà không ảnh hưởng đến cấu trúc bên trong, nên vẫn duy trì được những tính chất vốn có của vật liệu, mặt khác, lớp bề mặt sau khi biến tính đáp ứng được các yêu cầu đặt ra như tăng cường tính ưa nước, làm cho bề mặt màng trở nên chặt sít hơn và trơn nhẵn hơn; thêm nữa, vì chỉ cần tác động lên lớp bề mặt nên sẽ tiết kiệm được nhiều chi phí so với việc nghiên cứu chế tạo vật liệu màng lọc hoàn toàn mới. Cho đến nay, việc nghiên cứu biến tính bề mặt màng lọc nhằm tăng cường khả năng chống tắc mà không làm suy giảm, hoặc nâng cao đặc tính tách lọc của màng vẫn là một thách thức trong lĩnh vực chế tạo màng nói chung.

13. Các hướng nghiên cứu tiếp theo: Tiếp tục nghiên cứu biến tính bề mặt màng bằng phương pháp trùng hợp ghép khơi mào plasma và phủ một số vật liệu vô cơ kích thước nanomet khác lên bề mặt màng thương mại composit polyamid lớp mỏng (TFC-PA); Nghiên cứu quá trình biến tính bề mặt một số loại màng lọc polyme khác như màng siêu lọc polyethesulfone, màng siêu lọc polyacrylonitrile, màng cellulose acetate.

14. Các công trình công bố liên quan đến luận án:

[1]. Ngô Hồng Ánh Thu, Trần Thị Dung, Nguyễn Thị Minh Phương (2015), “Nghiên cứu khả năng tách loại axit humic trong nước bằng màng composite biến tính bề mặt”, Tạp chí Phân tích Hóa, lý và sinh học 20 (4), tr. 277-282.

[2]. Ngo Hong Anh Thu, Vu Thi Minh Thoa, Tran Thi Dung (2015), “Possibility for removal of residual dyes in textile wastewater using modified composite membrane”, Journal of Chemistry 53 (4E1), pp. 42-46.

[3]. Ngô Hồng Ánh Thu, Đoàn Thị Hòa, Trần Thị Dung (2015), “Các đặc tính của màng compozit BW30 trùng hợp ghép quang hóa với anhydrit maleic”, Tạp chí Hóa học 53 (4E1), tr. 113-116.

[4]. Thu Hong Anh Ngo, D.T. Tran, Cuong Hung Dinh (2016), “Surface photochemical graft polymerization of acrylic acid onto polyamide thin film composite membranes”, Journal of Applied Polymer Science, in press (DOI: 10.1002/app.44418).

[5]. Thu Hong Anh Ngo, Dung Thi Tran, Khai Dinh Do (2016), “Redox graft polymerization of maleic acid onto polyamide membrane surface for minimizing organic fouling”, VNU Journal of Science: Natural Sciences and Technology 32 (3), pp. 273-279.

[6]. Thu Hong Anh Ngo, Dung The Nguyen, Khai Dinh Do, Thu Thi Minh Nguyen, Shinsuke Mori, Dung Thi Tran (2016), “Surface modification of polyamide thin film composite membrane by coating of titanium dioxide nanoparticles”, Journal of Science: Advanced Materials and Devices 1, pp. 468-475.

[7]. Thu Hong Anh Ngo, Dung Thi Tran (2017), “Removal of heavy metal ions in water using modified polyamide thin film composite membranes”, Matter: International Journal of Science and Technology 3 (1), pp. 91-103.

[8]. Thu Hong Anh Ngo, Khai Dinh Do, Dung Thi Tran (2017), “Surface modification of polyamide TFC membranes via redox-initiated graft polymerization of acrylic acid”, Journal of Applied Polymer Science, in press (DOI: 10.1002/app.45110).