Спосіб модифікування поліетилентерефталатних мембран

Спосіб модифікування поліетилентерефталатних мембран олігомерними сполуками, що включає їх витримування у водних розчинах з концентраціями 150, 500 і 1000 ppm та гідрофілізацію поверхні пор мембран, який відрізняється тим, що як олігомерну сполуку використовують епоксиуретанові гуанідинвмісні олігомери загальної формули: 2 3 15337 4 1000ppm та гідрофілізацією поверхні пор мембратривалістю адсорбції 0,08-72 годин, ни, згідно із запропонованою корисною моделлю, гідрофілізацією поверхні мембран, об'єм як олігомерну сполуку беруть епоксіуретанові гуамодифікуючого розчину епоксиуретанових нідінвмісні олігомери загальної формули: гуанідинвмісних олігомерів складав 20см3. Протягом адсорбційної модифікації через певні проміжки CH часу мембрани виймали з розчину епоксиуретаноH N C NH CH CH CH O C CH NH C NH O CH CH R CH вих гуанідинвмісних олігомерів, промивали дисlCH NH OH NH HCl CH OH O 0,3 тильованою водою і використовували для поCO дальших досліджень. Модифікування проводили NH R' до повного адсорбційного насичення поверхні NH мембрани (в т.ч. поверхні пор) епоксиуретановими CO гуанідинвмісними олігомерами, тобто коли поO CH дальша сорбція олігомеру вже не відбувається. R CH H N C NH CH CH CH O C CH NH C NH O CH C H Концентрацію водних розчинів епоксиуретанових lCH NH OH NH HCl CH OH 0,3 гуанідинвмісних олігомерів в початковому розчині і де розчині після адсорбції визначали за їх електропровідністю кондуктометричним методом з використанням кондуктометра НІ 9032 (HANNA CH3 INSTRUMENTS). Всі показники модифікації полімерних мембран дані в таблиці 2-7. RCH2 O C O СН2 Для дослідження бактерицидної активності виCH3 користовували штам Escherichia coli HB 101 (Типштам, типовий для виду). Для культивування ( CH CH O )n кишкової палички застосовували середовище Ен2 R'до. n=17 CH3 , Мінімальну пригнічувальну концентрацію з тривалістю адсорбції олігомерів 0,08-72 до гуанідинвмісних сполук визначали методом розвеповного насичення пор мембрани. день в агаризованому середовищі в модифікації Для надання мембранам бактерицидних власреплік [4]. Мінімальною пригнічувальною тивостей використовували поліетилентерефталаконцентрацією (МПК) вважали ту найменшу тні (ПЕТФ) трекові мембрани (виробництво ОІЯД концентрацію сполук в середовищі, за якою був м. Дубна, Росія) з розміром пор 0,05мкм та епоквідсутній ріст мікроорганізмів на поживному сиуретанові гуанідинвмісні олігомери, які в літерасередовищі. Досліди проводили у 3-х повторах. турі не описані і були вперше синтезовані в ІнстиСуспензії добових тест-культур готували у туті хімії високомолекулярних сполук та являють стерильному фізичному розчині (1 10кл/мл), в собою порошкоподібні речовини, добре розчинні у об'ємі 0,2мл вносили у лунки реплікатора та воді. висівали паралельно на три чашки Петрі Запропонований спосіб реалізується наступвідповідно до схеми експерименту. Результати ним чином. Зразки трекових обраховували через 24 та 48 годин культивування поліетилентерефталатних мембран площею бактерій, при 32-37 С. Як контроль використову26,4 10-4 м2 витримували у водних розчинах епоквали середовище Ендо без додавання сиуретанових гуанідинвмісних олігомерів з початгуанідинвмісних сполук. ковими концентраціями 200; 500 і 1000ppm з 3 2 2 2 . 2 2 2 . 3 3 2 2 2 . 2 2 2 . 3 Таблиця 1 Дослідження бактерицидної активності сполук по відношенню до грамнегативної Бактерії Escherichia coli HB 101, санітарно-показовою культуроюмікробіологічної якості води. Сполука І II 10 ++++ ++++ 25 ++ +++ Концентрація сполук у середовищі (ррm): 50 100 120 150 180 + ++ ++ + 200 Контроль ++++ ++++ Примітка: в таблиці наведені зведені дані, після висіву культур на 3-х чашках Петрі; "-" - ріст мікроорганізмів відсутній; "+" - поодинокі колонії; "++++" - суцільний ріст; З таблиці видно, що бактерицидна активність епоксиуретанових гуанідинвмісних сполук по відношенню до грамнегативної бактерії Escherichia coli HB 101 була найвищою для всіх сполук при концентрації 150ppm, тобто не росла жодна культура. Бактекрицидну активність модифікованих мембран визначали фільтруванням суспензії Escherichia coli HB 101 в фізіологічному розчині через досліджувану мембрану з відомим розміром пор. Фільтрацію проводили в установці непроточного типу з використанням термостатування і перемішування об'ємом 0,15дм3 і площею мембрани 26,4 10-4м2. Робочий тиск становив 0,05МПа. Робоча температура 25°С. Культуру вирощували на селективному середовищі Ендо та вносили в фізіологічний розчин в концентрації близько 106клітин/мл. Після розведення до 5 15337 6 концентрації 103 клітин/л 100мл суспензії чення бактерицидної активності фільтрували через досліджувану мембрану до поліетилентерефталатних мембран сухого залишку. Контролем слугувала мембрана модифікованих гуанідинвмісними сполуками почипо прототипу. Після фільтрації мембрану наючи з концентрації їх 150ppm. В таблиці 2 інкубували на твердому середовищі Ендо при 28°С наведені результати бактерицидної активності протягом доби. Бактерицидну активність визначаполіетилентерефталатних мембран ли як відсоток колонієутворюючих одиниць на модифікованих епоксиуретановими модифікованій мембрані до немодифікованої. гуанідинвмісними сполуками до грамнегативної Таким чином, виявлено, що при концентрації бактерії Escherichia coli НВ 101, концентрація розепоксиуретанових гуанідинвмісних сполук 150ppm чину 200ppm. Час сорбції 24год. Початкова всі проявляють максимальну бактерицидну дію. продуктивність мембрани 33,7л/м2год. Робочий Тому подальші наші дослідження включали вивтиск 0,05МПа. Таблиця 2 Бактерицидна активність поліетилентерефталатних мембран модифікованих епоксиуретановими гуанідинвмісними сполуками до грамнегативної бактерії Escherichia coli НВ 101. Jv, л/м2год 7,5 4,7 31,7 Гуанідинвмісний олігомер І II Мембрана по прототипу Як видно з табл. 2, адсорбція БАС з водних розчинів на поверхні і в порах мембрани зменшує ефективний радіус пор, що в свою чергу призводить до падіння об'ємного потоку. Таким чином, ступінь модифікування мембрани ПАР можна характеризувати за зміною об'ємного потоку води крізь мембрану до та після сорбції. Мембрани, модифіковані сполуками 1 та 2, виявляють найвищу бактерицидну дію по відношенню до Е. coli - 86 Бактерицидність, % 86 80 0 та 80% відповідно. Продуктивність мембран знижується до 7,5 та 4,7л/м2год. Вплив концентрації модифікуючого розчину епоксиуретанових гуанідинвмісних олігомерів на бактерицидні властивості мембрани представлені в таблиці 3. Початкова продуктивність мембрани 33,7л/м2год. Час сорбції 24год. Робочий тиск 0,05МПа. Таблиця 3 Вплив концентрації модифікуючого розчину епоксиуретанових гуанідинвмісних олігомерів на бактерицидні властивості мембрани Концентрація гуанідинвмісного олігомеру, ррm 150 500 1000 1 69 79 86 Як показують дані табл. 3, антибактеріальна активність трекових мембран при концентрації 150ppm та вище не залежить від концентрації модифікуючого розчину. Так, при концентрації Бактерицидність, % Мембрана по прототипу 0 0 0 II 64 75 80 гуанідинвмісних сполук 150ppm бактерицидність мембран модифікованих сполуками 1 та 2 складає 86 та 80%. Таблиця 4 Вплив часу сорбції гуанідинвмісних сполук на продуктивність ПЕТФ мембрани (робочий тиск 0,05МПа). 2 , год 0 0,08 0,25 0,5 1 3 6 24 48 72 I 33,7 29,51 24,62 20,69 17,19 15,66 11,80 7,50 7,50 7,50 Jv, л/м год II 33,7 25,48 22,75 20,64 15,32 11,66 9,37 4,70 4,70 4,70 Мембрана по прототипу 33,7 24,9 21,45 19,15 10,12 6,72 4.42 4.42 4.42 4.42 7 15337 8 Таблиця 5 Вплив часу сорбції гуанідинвмісних сполук на бактерицидні властивості мембран (концентрація сполук 150ppm). , год Бактерицидність, % II 12,1 18,5 23,6 30,2 43,7 79,4 80,0 80,0 80,0 I 48,3 58,4 66,3 81,6 86,4 86,4 86,4 86,4 86,4 0,08 0,25 0,5 1 3 6 24 48 72 Мембрана по прототипу 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Таблиця 6 Залежність електропровідності розчинів епоксиуретанових гуанідинвмісних олігомерів (Е, Ms) від маси сорбованого епоксиуретанових гуанідинвмісних олігомерів (М, г/м2) та часу сорбції ( , год) на ПЕТФ мембрані. Час, год 0 0,08 0,25 0,5 1 3 6 24 48 72 120 240 I II М,г/м2 0 0,74 1,35 3,00 4,45 5,65 8,47 9,05 10,35 10,35 10,35 10,35 Е, Ms 512,8 510,5 508,4 506,3 500,2 496,5 493,3 491,6 487,4 487,4 487,4 487,4 Початкова концентрація водного розчину гуанідинвмісного олігомеру - 150ppm. Як видно з даних про кількість адсорбованого гуанідинвмісного олігомеру в залежності від тривалості сорбції (табл.6), розрахованої за зміною електропровідності модифікуючих розчинів, адсорбцію до поверхні ПЕТФ мембран мають сполуки 1 та 2. За 48год сорбції мембрана досягає піку адсорбційної ємності - 12,19г/м2 або 10,35г/м2 речовини. Таким чином приведені дані свідчать, що Е, Ms 583,5 571,4 569,8 565,5 560,4 547,2 545,7 544,3 540,4 540,4 540,4 540,4 М, г/м2 0 0,83 1,52 3,11 4,94 10,37 11,04 11,85 12,23 12,23 12,23 12,23 сполуки 1 та 2 мають високу поверхневу та абсорбційну активність, модифіковані ними мембрани мають достатньо високу бактерицидність, (табл. 2). Вивчення впливу часу десорбції гуанідинвмісних олігомерів на бактерицидні властивості мембран представлено в таблиці 7. Початкова концентрація БАС 150ppm. Час модифікування 24 години. Таблиця 7 Вивчення впливу часу десорбції гуанідинвмісних олігомерів на бактерицидні властивості мембран. Час десорбції, діб 0 1 2 3 5 7 10 2 Jv, л/м год 7,50 7,64 7,66 7,68 7,76 7,95 8,30 I Бактерицидність, % 86 82 79 77,3 75,5 74,5 74,5 2 Jv, л/м год 4,70 7,75 8,85 9,76 9,82 9,85 9,87 2 Бактерицидність, % 80 75 73 72,8 72,7 72,5 72,5 9 15337 Початкова концентрація 150ppm. Час модифікування 24 години. Як свідчать дані табл. 7, до десорбції більш схильні мембрани модифіковані сполукою 2, продуктивність мембрани зростає з 4,7 до9,76л/м2год через 3 доби і в подальшому майже не змінюється, а бактерицидність мембрани за цей час знижується з 80 до 72,5%. В той час, як мембрана модифікована сполукою І, бактерицидна дія знижується з 86 до 7,5% за тр, а продуктивність майже не зросла з 7,5 до 8,3л/м2год за 10 діб роботи мембрани, для сполуки 111 - з 4,5 до 9,87л/м2год. Поліетилентерефталатні мембрани, модифіковані запропонованим способом забезпечують: - бактерицидні властивості; - подовження терміну експлуатації мембран шляхом зменшення їх біологічного забруднення продуктами життєдіяльності мікроорганізмів; - зменшення біологічної деструкції полімеру мембрани; Джерела інформації: Комп’ютерна верстка Л. Купенко 10 1. Вакулюк П.В, Бурбан А.Ф, Брик М.Т, Протасова Н.В, Шевченко В.В. Модифікування трекових мембран аніонними біанкерними сполуками та вивчення їх розділювальних характеристик, Доповіді НАН України. - 2002. - №10. - С.133-138. 2. Н.-С. Flemming, G. Schaule, Biofouling on membranes - a microbiological approach, Desalination 70 (1988) 95. 3. Вортман М.Я., Протасова Н.В., Вакулюк П.В., Клименко Н.С., Бурбан А.Ф., Брик М.Т., Шевченко В.В. Бактерицидна активність олігоуретансемикарбазидів. Наукові записки НАУКМА. Хімічні науки і технології. Т. 42. С.14-19. - прототип. 4. Yamazaki, A new generation of track etched membranes for microfiltration and ultrafiltration. Part I. Preparation and characterisation, J. Membr. Sci. 118 (1996) 239-245. 5. Василевская И.А., Сергейчук М.Г., Згонник В.В., Фуртат И.М., Михальский Л.А. Усовершенствование метода бактериологического контроля в производстве лизина // Мікробіол. журн. - 1996. 58, №5. - С.66. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601