Nanovlákenné filtrační membrány se zvýšenou odolností proti tvorbě biofilmu

Kód výsledku v IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F28778758%3A_____%2F25%3AN0000038" target="_blank" >RIV/28778758:_____/25:N0000038 - isvavai.cz</a>

Nalezeny alternativní kódy

RIV/70883521:28610/25:63592299

Výsledek na webu

—

DOI - Digital Object Identifier

—

Jazyk výsledku

čeština

Název v původním jazyce

Nanovlákenné filtrační membrány se zvýšenou odolností proti tvorbě biofilmu

Popis výsledku v původním jazyce

Nanovlákenné filtrační membrány jsou velice efektivním prostředkem pro eliminaci nanočástic při čištění odpadních vod. Zásadním problémem s ohledem na 3D strukturu nanomembrán je nebezpečí vzniku biofilmu v důsledku působení usazených mikroorganismů. Biofilm vede k zanášení membrány a k výraznému zhoršení filtračních vlastností. Vzniku biofilmu lze předcházet tím, že se nanovlákenné membrány ošetří přídavkem biocidní nebo antibioufouling složky. Standardní biocidy však nejsou v objemu membrány pevně fixovány a hrozí jejich únik do životního prostředí. Pokud jsou antimikrobiální složky vázané na polymerní nosiče mají výhodu v tom, že jsou pevně fixovány v polymerní struktuře a nehrozí jejich migrace vedoucí ke snížení antimikrobiálního efektu. V rámci výzkumného projektu bylo navrženo řešení, ve kterém byly kvarterní amoniové soli (QAS) ve formě diolu zabudovány do polyurethanového (PUR) řetězce. Byl připraven polymer ve formě roztoku v dimethylformamidu, který je vhodný pro DC i AC zvlákňování technikou elektrospinningu. Nanovlákna připravená z tohoto polymeru mají vyhovující mechanické vlastnosti, jsou nerozpustná ve vodě a alkoholech a zabudováním QAS složky získávají antimikrobiální vlastnosti. Lze tak připravit filtrační membrány či vinuté filtry. S ohledem na výhodnost AC elektrospinningu byl realizován vinutý filtr založený na jádrové přízi, na kterou byla nanesena PUR nanovlákna s fixovaným QAS. Tento vinutý filtr vykazoval velmi dobré filtrační vlastnosti. Byla ověřena schopnost vyrobených filtračních kartuší pro filtraci reálných odpadních vod, a to z hlediska tlakové ztráty při filtraci, filtrační účinnosti a antimikrobiálních vlastností.

Název v anglickém jazyce

Nanofibrous filtration membranes with increased resistance to biofilm formation

Popis výsledku anglicky

Nanofibrous filtration membranes are a very effective means for eliminating nanoparticles in wastewater treatment. A fundamental problem with regard to the 3D structure of nanomembranes is the risk of biofilm formation due to the action of settled microorganisms. Biofilm leads to membrane fouling and a significant deterioration in filtration properties. Biofilm formation can be prevented by treating nanofibrous membranes with the addition of a biocidal or anti-fouling component. However, standard biocides are not firmly fixed in the volume of the membrane and there is a risk of their leakage into the environment. If antimicrobial components are bound to polymer carriers, they have the advantage that they are firmly fixed in the polymer structure and there is no risk of their migration leading to a reduction in the antimicrobial effect. As part of the research project, a solution was proposed in which quaternary ammonium salts (QAS) in the form of a diol were incorporated into the polyurethane (PUR) chain. A polymer was prepared in the form of a solution in dimethylformamide, which is suitable for both DC and AC spinning by electrospinning. Nanofibers prepared from this polymer have satisfactory mechanical properties, are insoluble in water and alcohols, and by incorporating the QAS component, they acquire antimicrobial properties. This can be used to prepare filtration membranes or wound filters. Taking into account the advantages of AC electrospinning, a wound filter based on a core yarn was realized, onto which PUR nanofibers with fixed QAS were applied. This wound filter showed very good filtration properties. The ability of the produced filter cartridges for filtering real wastewater was verified, in terms of pressure loss during filtration, filtration efficiency, and antimicrobial properties.

Druh

G_funk - Funkční vzorek

CEP obor

—

OECD FORD obor

21001 - Nano-materials (production and properties)

Projekt

<a href="/cs/project/TN02000051" target="_blank" >TN02000051: Národní centrum kompetence polymerních materiálů a technologií pro 21. století</a><br>

Návaznosti

P - Projekt vyzkumu a vyvoje financovany z verejnych zdroju (s odkazem do CEP)

Rok uplatnění

2025

Kód důvěrnosti údajů

S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů

Interní identifikační kód produktu

COC-FV 06/2025

Číselná identifikace

COC-FV 06/2025

Technické parametry

Byla ověřena schopnost vyrobených filtračních kartuší pro filtraci reálných odpadních vod, a to z hlediska tlakové ztráty při filtraci, filtrační účinnosti a antimikrobiálních vlastností. Byl vypracován laboratorní postup syntézy modifikovaného PUR polymeru se zabudovanou (chemicky vázanou) antimikrobiální složkou QAS (kvarterní amoniová sůl), který má silné antimikrobiální vlastnosti a je vhodný pro výrobu filtračních kartuší. Vlastnosti modifikovaného PUR polymeru umožňují jeho využití při následném up scalingu a transferu technologie do průmyslového měřítka. Zodpovědná osoba pro jednání: Ing. Lubomír Kubáč, Ph.D., tel.: +420 724400507, email: lubomir.kubac@cocltd.cz.

Ekonomické parametry

Materiál je připraven pro funkční testy ke komerčnímu využití.

Kategorie aplik. výsledku dle nákladů

—

IČO vlastníka výsledku

28778758

Název vlastníka

Centrum organické chemie, s.r.o., NANOPROGRESS z.s., Asio spol. s r.o., Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně

Stát vlastníka

CZ - Česká republika

Druh možnosti využití

V - Výsledek je využíván vlastníkem

Požadavek na licenční poplatek

—

Adresa www stránky s výsledkem

—