3. Hubungan struktur-properti kuantitatif untuk penolakan senyawa organik dimembran reverse osmosis

3. Hubungan struktur-properti kuantitatif untuk penolakan senyawa organik dimembran reverse osmosis

3.1. Data eksperimen, pretreatment dan pengembangan model 

Literatur yang ada tentang penolakan zat terlarut organik oleh membran RO dan NF dirangkum dalam Bagian 2.1 mengungkapkan bahwa meskipun penolakan bergantung pada parameter molekuler, tren yang saling bertentangan masih ada. Studi-studi yang disebutkan di atas sebagian besar berfokus pada korelasi penolakan dengan beberapa sifat molekuler untuk sejumlah kecil senyawa yang termasuk dalam kelompok sempitkelas kimia. Jelas akan bermanfaat untuk mengembangkan model prediktif berdasarkan pemahaman mekanistik terperinci tentang alasan penolakan zat terlarut organik yang diamatitingkat (atau bagian) sebagai fungsi dari sifat-sifat zat terlarut dan membran.

Namun demikian, ini adalah tugas yang menakutkan mengingat banyaknya bahan organik saat ini dan masa depan(dan kelas senyawa) yang mungkin menjadi perhatian dalam air limbah kota dan industri. NSpendekatan alternatif adalah mengembangkan model hubungan struktur-properti kuantitatif yang pertimbangkan korelasi simultan dari penolakan zat terlarut organik dengan banyak molekul parameter untuk membran yang dipertimbangkan, dengan potensi untuk diterapkan pada berbagai kelas senyawa. 

Dalam hal ini, jaringan saraf tiruan menawarkan kemampuan unikuntuk membangun QSPR multi-parameter dengan domain penerapan yang luas. QSPR berbasis ANN telah diusulkan untuk estimasi sifat fisikokimia yang berbeda, serta sebagai aktivitas biologis, sifat farmakologis atau toksikologi. Oleh karena itu,aplikasi potensial model QSPR berbasis JST untuk analisis dan prediksi organik penolakan zat terlarut oleh membran RO telah dieksplorasi menggunakan kinerja RO eksperimental data untuk lima puluh senyawa organik yang berbeda dan lima membran RO komersial yang berbeda. Pendekatan pemilihan fitur yang disajikan dalam Bagian 2.3 telah diterapkan untuk memilih variabel input model yang paling tepat untuk dikorelasikan dan diestimasi, menggunakan QSPR berbasis JST model, penyerapan, bagian, dan penolakan senyawa organik oleh membran RO

Data eksperimental yang digunakan untuk menganalisis kinerja membran RO sehubungan dengan senyawa organik dalam hal penyerapan, bagian dan penolakan, disediakan oleh Distrik Air Orange County, Los Angeles, California . Himpunan 50 senyawa terdaftarpada Tabel 3.1 sebagian besar masalah kesehatan masyarakat, dipilih untuk RO . eksperimental terperinci belajar. Pemilihan dilakukan berdasarkan interogasi dari beberapa database yang tersedia mengenai aturan pemantauan untuk kontaminan dan zat beracun, termasuk AS Program Hidrologi Bahan Beracun Survei Geologi, Lingkungan AS Badan Perlindungan Peraturan Pemantauan Kontaminan Tidak Diatur, 

Lingkungan AS Pengumuman Badan Perlindungan Daftar Pencemaran Air Minum, dan Departemen Layanan Kesehatan California Bahan Kimia Tidak Diatur yang Memerlukan Pemantauan. Daftar senyawa termasuk pengganggu endokrin, aktif secara farmasisenyawa, antibiotik dan agen antimikroba, obat neuroaktif, insektisida, herbisida,pestisida, produk sampingan desinfeksi, pelarut, polutan industri, dan bahan bakar hidrokarbon. Beberapa asam amino juga dianggap memperluas jangkauan sifat molekulvariasi. Lima membran RO komersial, empat poliamida (BW30, ESPA2, LFC1, TFCHR) dan satu selulosa asetat (CA), yang sifat-sifatnya tercantum pada Tabel 3.2, dipilih untuk evaluasi eksperimental kinerja mereka dinyatakan sebagai penyerapan, bagian dan penolakan terhadap senyawa organik yang dipilih. 

Sifat membran yang digunakan untuk mengkarakterisasi membran RO yang dipilih meliputi sudut kontak, potensial zeta pada pH=7 dan potensial zeta kemiringan (pada kisaran pH 5-7), kekasaran permukaan root-mean-square (RMS) dan air tertentualiran. Informasi tambahan untuk membran poliamida termasuk lapisan poliamida ketebalan, dua rasio COO - /Amida dan rasio OH - /Amida yang diturunkan dari total yang dilemahkan refleksi internal pengukuran spektroskopi Fourier transform infra-red (ATR-FTIR).Keempat parameter membran poliamida ini adalah indeks relatif tanpa unit berdasarkan rasioantara penyerapan pada panjang gelombang yang berbeda sesuai dengan kehadiran dimembran gugus karboksil (1415 cm -1 ), ikatan amida I (1665 cm -1 ), ikatan amida II(1542 cm -1 ), gugus hidroksil (3400 cm -1 ) dan lapisan penyangga membran polisulfon (874 cm -1 ).Sudut kontak bersama dengan potensi zeta biasanya digunakan sebagai indikator derajatdari hidrofilisitas membran. Kekasaran permukaan RMS juga dilaporkan sebagai penggantiukuran yang menunjukkan kemungkinan perbedaan luas permukaan serapan. Lapisan poliamida ketebalan secara langsung mempengaruhi ketahanan transpor membran dalam membran poliamida

Studi karakterisasi membran RO

Senyawa organik yang digunakan, dengan kemurnian > 99%, disimpan pada suhu 4 C atau –20 C(tergantung pada senyawa) untuk jangka waktu minimal (biasanya kurang dari satu minggu) sebelum pengujian untuk mengurangi peluang perubahan kimia pasca-manufaktur. senyawa berlabel 14 C lebih dipilih daripada senyawa berlabel 3 H untuk mengurangi kemungkinan radiolisis selama penyimpanan dan untuk menekan pertukaran proton 3 H dengan air selama interaksi dengan membran. Hanya empat senyawa berlabel 3 H yang digunakan. Ini adalah cimetidine (51481-61-9), beta-Sitostanol-n-hydrate (19466-47-8), doksisiklin (564-25-0) dan tetrasiklin (60-54-8). Uji karakterisasi membran terdiri dari penentuan permeasi zat terlarut dan penyerapan sehingga memungkinkan perhitungan penolakan dalam serangkaian filtrasi membran buntu percobaan yang dilakukan pada alat digambarkan Gambar 3.1.

 Massa terlarut dalam umpan,dikumpulkan permeat dan diserap oleh membran ditentukan berdasarkan pengukuran radioaktivitas umpan, permeat dan membran itu sendiri. Massa zat terlarut ditolak oleh membran ditentukan oleh perbedaan antara massa zat terlarut dalam muatan umpan dan jumlah massa yang terakumulasi pada membran ditambah massa senyawa organik penyerap. Studi kinerja membran dilakukan menggunakan stainless-end buntu kecilsel filtrasi tekanan baja / Teflon (VWR, Bristol, CN), yang mendukung membran  kupon (diameter 1,25 cm) pada disk baja tahan karat berlubang dengan permukaan umpan disegeldengan O-ring Teflon. 

Sampel membran berukuran 10,1x15,2 cm telah dikondisikan sebelumnyadi bawah kondisi aliran silang dalam sel RO baja tahan karat pelat dan rangka pada tekanan1034 kPa selama 16 jam menggunakan air deionisasi 1 ohm-cm untuk menghidrasi dan membersihkan membran. Setelah prakondisi, kupon membran berdiameter 1,25 cm melingkar dipotong untuk digunakan dalam sel filtrasi buntu bertekanan tinggi yang digambar secara skematis pada Gambar 3.1. Inikupon membran terkondisi disimpan dalam air ultra murni ASTM I 17 Mohm-cm pada 4 C selama tidak lebih dari satu minggu sebelum digunakan

Sebelum setiap percobaan, sisi umpan sel tekanan (Gambar 3.1) diisi dengan 5 mllarutan umpan, disiapkan menggunakan air ultra murni, dengan target organik pada konsentrasisekitar 9 M, menghasilkan 10 5 – 10 6 disintegrasi per menit (DPM) darisenyawa uji berlabel radio ( 14 C atau 3 H). Pada konsentrasi ini, efek konsentrasi polarisasi pada tekanan osmotik diharapkan relatif rendah, meskipun mode operasi filtrasi akhir. Semua percobaan dilakukan pada 1034 kPa dan 24 C dengan pH larutan umpan diatur menjadi 7 menggunakan HCl atau NaOH. 

Minimal lima ulangan pengukuran kinerja membran dilakukan dengan masing-masing zat terlarut membran kombinasi. Semua komponen sel tekanan dibersihkan dan didekontaminasi secara menyeluruh sebelum setiap percobaan dengan larutan radio dekontaminasi (Radiacwash #005-400,Biodex Medical Systems, Inc., Shirley, MA), diikuti dengan pembersihan deterjen untuk menghilangkankontaminan organik (Micro-90, International Products Corporation, Burlington, NJ). Semuakomponen sistem kemudian dicuci dengan air deionisasi (1 ohm-cm deionisasiair) dan selanjutnya direndam dalam air selama minimal 1 jam. 

Sebelum menggunakan semua sistemkomponen digosok dengan sikat bulu nilon, dibilas dengan air deionisasi diikuti dengan membilasnya dengan etanol terdenaturasi 70% tingkat laboratorium, bilas tambahan dengan deionisasi air dan akhirnya mengering di udara.Produk permeat dikumpulkan dalam 10 ml larutan scintillation cocktail (SC) (Optifluor,Packard Instrument Company, Meriden, CT) dalam botol kilau 22 ml, melalui pengukur 18jarum suntik yang melekat pada sisi produk sel tekanan. Sekali permeasi volume sekitar 0,5 ml dikumpulkan (dan ditimbang dengan presisi ± 0,005 g), membran kupon dikeluarkan dan dibilas dengan cara merendam dan mendesir secara berurutan dalam tiga 400 ml gelas kimia yang berisi 350 ml air ultra murni 17 Mohm ASTM I grade. 

Solusi berlebih adalah jahat menjauh dari permukaan membran menggunakan kertas adsorben dan membran itu kemudian direndam ke dalam botol sintilasi 22 ml yang berisi 10 ml larutan SC. Selaput sampel diinkubasi semalaman untuk memfasilitasi perembesan koktail ke dalam bahan membran. Prosedur di atas menghasilkan lebih dari 99% pemulihan membran-organik yang tertahan (yaitu, diserap). Botol kilau yang berisi pakan, permeat, dan membran sampel dianalisis menggunakan penghitung kilau (Wallac LKB 1219 Rackbeta Liquid Penghitung Kilau, Perkin-Elmer, Shelton, CT). 

Efisiensi pendinginan dan penghitungan adalah dikoreksi menggunakan metode rasio saluran sampel eksternal dengan 226 Ra sebagai standar eksternal untuk menghasilkan pengukuran DPM yang dikoreksi untuk DPM latar belakang yang diukur untuk a10 ml larutan SC referensi. Karakterisasi senyawa organik Deskriptor molekuler diturunkan dari perhitungan molekuler yang diberikan bahan kimiastruktur senyawa terpilih yang tercantum pada Tabel 3.1. Struktur molekul, disajikan dalam LAMPIRAN I, pertama kali digambar menggunakan ACD/ChemSketch 8.00 (Pengembangan Kimia Tingkat Lanjut Inc.) dan dikonversi ke struktur tiga dimensi menggunakan Perangkat Lunak CAChe (OxfordMolekuler Ltd). 

Geometri struktur tiga dimensi untuk airsenyawa terlarut kemudian dioptimalkan menggunakan paket orbital molekul(MOPAC) dengan AM1 (Austin Model) Hamiltonian. MOPAC adalah semi-empiris alat komputasi mekanika kuantum yang menggunakan keberadaan dan posisi elektron antara atom untuk menghitung dan meminimalkan energi yang terkait dengan panas pembentukan, denganmemecahkan persamaan Schrödinger untuk orbital molekul dan geometri terbaik darimolekul kimia dipertimbangkan. AM1 Hamiltonian adalah operator di Schrödinge rpersamaan yang menggambarkan energi elektron dan inti dalam molekul, berdasarkan pengabaian dimodifikasi pendekatan tumpang tindih diatomik diferensial .Set awal dari 45 deskriptor molekul (Tabel 3.3) dipilih untuk memastikan masuknya deskriptor utama yang telah terbukti efektif untuk korelasi berbasis jaringan saraf sifat kimia seperti kelarutan dalam air , koefisien partisi oktanol-air, koefisien aktivitas pengenceran tak terbatas, sifat kritis , tekanan uap  dan Konstanta hukum Henry , selain deskriptor yang berkorelasi yang dilaporkan sebelumnya studi penolakan zat terlarut organik oleh membran RO. 

Bahan kimia yang dipilih deskriptor termasuk konstitusional, topologi, geometris, elektrostatik dan kuantumparameter kimia .Deskriptor konstitusional termasuk jumlah atom dalam molekul zat terlarut, ikatanjumlah (ikatan tunggal dan ikatan rangkap), jumlah cincin, ukuran terkecil dan terbesarcincin, dan berat molekul. Ikatan menghitung ikatan ion yang tidak termasuk, dan koordinatobligasi dihitung sebagai ikatan sederhana. Deskriptor topologi molekuler termasuk tigaindeks konektivitas dari pesanan 0, 1 dan 2, tiga indeks konektivitas valensi dari orde 0, 1 dan 2, dan tiga (kappa) membentuk indeks orde 1, 2 dan 3 . 

Molekuler indeks konektivitas mengkodekan informasi struktural dua dimensi menjadi nilai numerikberdasarkan struktur molekul yang diekspresikan secara topologi oleh hidrogen yang ditekangrafik. Indeks konektivitas adalah jumlah bobot valensi dari subgraf yang terhubung.Suku orde nol (atom) berhubungan dengan derajat percabangan dan ukuran molekuldinyatakan sebagai jumlah atom non-hidrogen. Suku orde pertama (ikatan) mewakili adiseksi kerangka molekuler menjadi fragmen "dua ikatan yang berdekatan". Keduaorde (jalur) adalah jumlah tertimbang dari empat fragmen atom (tiga ikatan) yang mewakili potensial rotasi di sekitar ikatan pusat. Indeks bentuk kappa orde pertama mengkuantifikasi jumlah siklus dalam senyawa kimia, indeks bentuk kappa orde kedua mengkuantifikasi tingkat linearitas atau kemiripan bintang dari bahan kimia, dan kappa order orde ketigaindeks bentuk mengkuantifikasi tingkat percabangan menuju pusat bahan kimia.

LAYANAN ADY WATER

Ady Water jual membran RO merek: CSM, VONTRON, LUSO, FILMTEC. 

Ady Water jual membran RO ukuran 50 GPD, 75 GPD, 100 GPD, 200 GPD, 400 GPD, 500 GPD, 1000 GPD, 2000 GPD, 5000 GPD, 10000 GPD, dan ukuran yang lebih besar. 

Ady Water menerima PROJECT untuk instalasi mesin reverse osmosis dan membran reverse osmosis untuk industri. 

Aplikasi membran RO untuk industri AMDK, industri Food & Beverage, Depot Air Minum Isi Ulang, dll. Ada tiga jenis membran RO: SWRO (Sea Water Reverse Osmosis), TWRO (Tap Water Reverse Osmosis), BWRO (Brackish Water Reverse Osmosis)

Nomor WA Sales Yang Mudah Dihubungi

Senang dapat membantu Anda, Semoga kami dapat segera menyelesaikan masalah air yang sedang Anda hadapi. Terimakasih

1. Ghani 0821 2742 4060

2. Yanuar 0812 2165 4304

3. Rusmana 0821 2742 3050

4. Fajri 0821 4000 2080

5. Kartiko 0812 2445 1004

6. Andri 0812 1121 7411

Alamat kantor/gudang Ady Water yang bisa dikunjungi langsung. 

Silahkan Bapak/Ibu mengunjungi alamat kantor/gudang kami. Kami akan melayani Anda dengan senang hati dan semoga dapat membantu masalah air yang sedang Anda hadapi. 

1. Alamat Bandung:

Jalan Mande Raya No. 26, RT/RW 01/02 Cikadut-Cicaheum, Bandung 40194

2. Alamat Jakarta Timur

Jalan Tanah Merdeka No. 80B, RT.15/RW.5 Rambutan, Ciracas, Jakarta Timur 13830

3. Alamat Jakarta Barat

Jalan Kemanggisan Pulo 1, No. 4, RT/RW 01/08, Kelurahan Pal Merah, Kecamatan Pal Merah, Jakarta Barat, 11480

Katalog Ady Water

http://bit.ly/KatalogAdyWater