การเตรียมและลักษณะสมบัติของเมมเบรนคอมโพสิตไคโตซาน-อะลูมินา

Abstract

งานวิจัยนี้ได้เตรียมเมมเบรนแลกเปลี่ยนโปรตอนคอมโพสิตไคโตซาน-อะลูมินาเพื่อ ใช้ในเซลล์เชื้อเพลิง ไคโตซานที่ใช้มีมวลโมเลกุล ความหนืดบรู๊คฟิลด์ด้วยเข็มเบอร์หนึ่งของสารละลายไคโตซานร้อยละ 3 โดยน้ำหนัก และร้อยละการกำจัดหมู่แอซีทิลเท่ากับ 9.5×105 ดอลตัน, 2,716± 8.3 เซนติพอยส์ และร้อยละ 91.3±0.5 ตามลำดับ สารอะลูมินาที่ใช้มีขนาดอนุภาคเฉลี่ย ขนาด รูเฉลี่ย และพื้นที่ผิวเฉลี่ย เท่ากับ 1.1 ไมครอน, 47.3 อังสตรอม และ 22.8 ตารางเมตร/กรัม เมมเบรนที่เตรียมขึ้นในงานวิจัยนี้ ได้แก่ เมมเบรนไคโตซานเชื่อมขวาง เมมเบรนไคโตซานเชื่อมขวาง-อะลูมินา และเมมเบรนไคโตซานเชื่อมขวาง-อะลูมินาชนิดโดป การเชื่อมขวางเมมเบรน ไคโตซานและการโดปใช้สารละลายกรดซัลฟิวริกร้อยละ 4 และ 2 โดยน้ำหนัก ตามลำดับ อะลูมินาที่เติมมีอัตราส่วนร้อยละ 1 ถึง 20 โดยน้ำหนักของไคโตซาน แล้วทำการทดสอบสมบัติต่างๆ ของ เมมเบรน ได้แก่ โครงสร้างทางเคมี ร้อยละการดูดซับน้ำ ร้อยละการเปลี่ยนแปลงความหนา ความสามารถทนต่อแรงดึง ลักษณะสัณฐานวิทยา ค่าการซึมผ่านแก๊สไฮโดรเจน ความสามารถในการแลกเปลี่ยนไอออน และค่าการนำโปรตอน พบว่า ผลของการเติมอะลูมินาทำให้ค่าร้อยละการ ดูดซับน้ำ ร้อยละการเปลี่ยนแปลงความหนา ความสามารถในการแลกเปลี่ยนไอออน และค่าการนำโปรตอนเพิ่มขึ้น แต่ส่งผลให้ค่าความสามารถทนต่อแรงดึง และค่าการซึมผ่านแก๊สไฮโดรเจนลดลง โดยเมมเบรนที่มีศักยภาพที่สุด คือ เมมเบรนไคโตซานเชื่อมขวางด้วยสารละลายกรดซัลฟิวริกเข้มข้นร้อยละ 4 โดยน้ำหนัก ที่ปริมาณอะลูมินาร้อยละ 10 โดยน้ำหนักของไคโตซาน ซึ่งค่าการซึมผ่านแก๊สไฮโดรเจน และค่าการนำโปรตอน ที่อุณหภูมิห้อง มีค่าเท่ากับ 562.3±18.6 แบเรอร์ และ 1.0×10⁻²±1.8×10⁻³ ซีเมนส์/เซนติเมตร ตามลำดับ แต่เมื่อเทียบกับเมมเบรน เชิงพาณิชย์เนฟิออน 117 พบว่าค่าการนำโปรตอนยังคงต่ำกว่ามาก จึงทำการปรับปรุงด้วยการโดปด้วยสารละลาย กรดซัลฟิวริกเข้มข้นร้อยละ 2 โดยน้ำหนัก ส่งผลให้ค่าการซึมผ่านแก๊สไฮโดรเจน และค่าการนำโปรตอน ที่อุณหภูมิห้อง เพิ่มขึ้น เท่ากับ 569.2±54.2 แบเรอร์ และ 1.2×10⁻²± 1.3×10⁻³ ซีเมนส์/ เซนติเมตร ตามลำดับ.