ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
-------------o0o-------------

Nguyễn Thị Minh

BIẾN TÍNH BỀ MẶT MÀNG LỌC POLYETHERSULFONE

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

HÀ NỘI – 2018


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
-------------o0o-------------

Nguyễn Thị Minh

BIẾN TÍNH BỀ MẶT MÀNG LỌC POLYETHERSULFONE

Chuyên ngành: Kỹ thuật Hoá Học
Mã số: 60520301
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

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

HÀ NỘI – 2018


LỜI CAM ĐOAN

CHƯƠNG I. TỔNG QUAN....................................................................................2
1.1. Màng lọc và các quá trình màng.....................................................................2
1.2. Cơ chế tách qua màng......................................................................................5
1.3. Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình tách qua màng......................................6
1.4. Hiện tượng tắc màng........................................................................................7
1.4.1. Các yếu tố ảnh hưởng tới sự tắc màng............................................................8
1.4.2. Các giải pháp nâng cao hiệu suất tách lọc cho màng....................................10
1.5. Biến tính bề mặt màng lọc..............................................................................10
1.6. Biến tính bề mặt màng lọc bằng phương pháp trùng hợp ghép..................12
1.6.1. Trùng hợp ghép quang hóa dưới bức xạ tử ngoại..........................................13
1.6.2. Trùng hợp ghép khơi mào oxy hóa khử..........................................................16
1.7. Polyethersulfone và màng lọc polyethersulfone (PES)................................17
1.8. Ứng dụng màng lọc trong xử lý nước thải của quá trình chế biến sữa.......18
1.9. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu của luận văn............................................19
CHƯƠNG II. THỰC NGHIỆM...........................................................................20
2.1. Hóa chất và thiết bị.........................................................................................20
2.1.1. Hóa chất, vật liệu..........................................................................................20
2.1.2. Thiết bị, dụng cụ............................................................................................20
2.2. Phương pháp nghiên cứu...............................................................................21
2.2.1. Biến tính bề mặt màng...................................................................................21
2.2.2. Đánh giá đặc tính bề mặt màng.....................................................................23
2.2.3. Đánh giá tính năng tách lọc của màng..........................................................24
2.2.4. Khả năng lọc tách thu hồi protein trong dung dịch sữa loãng.......................26
CHƯƠNG III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN..........................27
3.1. Trùng hợp ghép 1-vinyl-2-pyrolidinone (NVP) biến tính bề mặt màng PES......27
3.1.1. Trùng hợp ghép quang hóa NVP lên bề mặt màng PES.................................27
3.1.2. Trùng hợp ghép khơi mào oxi hóa-khử NVP lên bề mặt màng PES...............34
3.2. Trùng hợp ghép poly(etylen glycol) metacrylat (PEGMA)..........................40



Hình 2.1. Hệ thiết bị thí nghiệm trùng hợp ghép quang hóa dùng tia UV..........................22
Hình 2.2. Cell teflon dùng cho thí nghiệm trùng hợp ghép khơi mào oxy hóa khử............22
Hình 2.3. Sơ đồ hệ thiết bị lọc màng phòng thí nghiệm...................................................25
Hình 3.1. Ảnh chụp SEM màng nền và màng trùng hợp ghép NVP ................................27
Hình 3.2. Ảnh chụp AFM bề mặt màng nền và màng trùng hợp ghép NVP ...................28
Hình 3.3. Phổ hồng ngoại phản xạ (a) màng nền và (b) màng trùng hợp ghép với NVP.....29
Hình 3.4. Mức độ trùng hợp ghép quang hóa NVP lên bề mặt màng PES........................30
Hình 3.5. Độ lưu giữ và năng suất lọc của màng PES-g-NVP (UV)................................32
Hình 3.6. Độ duy trì năng suất lọc của màng PEG-g-NVP (UV).....................................33
Hình 3.7. So sánh lượng protein hấp phụ trên màng PES và màng PES-g-NVP (UV).......34
Hình 3.8. Mức độ trùng hợp ghép khơi mào oxi hóa-khử NVP lên bề mặt màng PES.......35
Hình 3.9. Tính năng lọc tách protein của màng PES-g-NVP (redox)................................37
Hình 3.10. So sánh tính năng lọc tách protein của màng PES-g-NVP..............................39
Hình 3.12. Ảnh chụp SEM bề mặt màng PES và màng PES-g-PEGMA ........................40
Hình 3.13. Phổ hồng ngoại phản xạ bề mặt màng PES và màng PES-g-PEGMA..............41
Hình 3.14. Mức độ trùng hợp ghép quang hóa PEGMA lên bề mặt màng PES.................42
Hình 3.15. Tính năng tách lọc protein của màng nền PES....43 và các màng trùng hợp ghép
PES-g-PEGMA (UV).................................................................................................43
Hình 3.16. Mức độ duy trì năng suất lọc của màng theo thời gian....................................45
Hình 3.17. Lượng protein hấp phụ trên màng PES và màng PES-g-PEGMA (UV)...........45
Hình 3.18. Ảnh chụp SEM bề mặt và mặt cắt các màng nền PES và màng PES-g-PEGMA
(redox) .....................................................................................................................46
Hình 3.19. Phổ hồng ngoại phản xạ bề mặt màng nền PES và màng trùng hợp ghép khơi
mào oxi hóa khử với PEGMA ....................................................................................47
Hình 3.20. Mức độ trùng hợp ghép PEGMA lên bề mặt màng PES (redox)......................49
Hình 3.21. Tính năng tách lọc của màng PES-g-PEGMA (redox)....................................51


Hình 3.22. Độ giảm năng suất lọc theo thời gian của màng PES-g-PEGMA (redox).........52
Hình 3.23. Kết quả lọc tách thu hồi protein trong dung dịch sữa loãng của màng..............55

NVP
NVF
PEG
PEGMA
PES
PVA
Ra
Rms

transform infrared spectroscopy
Graft degree
Maleic acid
N,N-methylen bisacrylamid
Microfiltration
Molecular Weight Cut-of
Nanofiltration
N-vinyl-2-pyrolidinone
N-vinylfonnamide
Poly( ethylene glycol)
Poly(ethylene glycol) methacrylate
Polyethersulfone
Poly(vinyl ancol)
Average roughness
Root mean square

AA
AFM
BSA
FM



qua
Siêu lọc
Bức xạ tử ngoại


MỞ ĐẦU
Trong những năm gần đây, công nghệ màng lọc phát triển mạnh mẽ và được
ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực. Ưu điểm của kỹ thuật lọc màng là có thể tách
được các cấu tử có kích thước khác nhau, từ cỡ hạt đến cỡ ion, các cấu tử cần tách
không phải chuyển pha, quá trình tách không cần sử dụng thêm các hóa chất khác, là
phương pháp tách hiện đại, tiết kiệm năng lượng và thân thiện với môi trường.
Màng lọc là bộ phận quan trọng nhất trong hệ tách dùng màng, trong đó lớp
bề mặt màng đóng vai trò quyết định khả năng tách lọc của màng. Với các đối
tượng tách lọc khác nhau, những đặc tính đã có của bề mặt màng có thể chưa đáp
ứng hoặc đáp ứng chưa tốt yêu cầu đặt ra. Để có thể nâng cao tính năng tách lọc
của màng đồng thời giảm thiểu ảnh hưởng của những tính chất không mong muốn,
người ta đã tìm cách biến tính bề mặt màng. Phương pháp biến tính bề mặt màng
có nhiều ưu điểm. Một mặt, có thể thay đổi đặc tính lớp bề mặt mà không ảnh
hưởng đến cấu trúc bên trong của màng, vì vậy, vẫn giữ được những đặc tính tốt
của vật liệu màng ban đầu. Mặt khác, lớp bề mặt sau khi biến tính có những đặc
tính phù hợp hơn với đối tượng tách. Ngoài ra, do chỉ cần tác động lên lớp bề mặt
nên có thể tiết kiệm được khá nhiều chi phí so với việc nghiên cứu chế tạo vật liệu
hoàn toàn mới.
Đề tài luận văn "Biến tính bề mặt màng lọc Polyethersulfone (PES)” tiến
hành nghiên cứu biến tính bề mặt màng PES bằng các phương pháp trùng hợp ghép
quang hóa dưới bức xạ tử ngoại và trùng hợp ghép khơi mào oxy hóa khử, với hai tác
nhân sử dụng cho quá trình trùng hợp ghép là Poly(ethylene glycol) methacrylate
(PEGMA) và N-vinyl-2-pyrolidinone (NVP). Ảnh hưởng của các điều kiện biến tính
bề mặt đến đặc tính của màng được khảo sát và đánh giá, với đối tượng lọc tách là

rách nhưng không ảnh hưởng đến vận chuyển chất và dung môi qua màng. Các lớp
đỡ thường có cấu trúc xốp kiểu ngón tay hay kiểu tổ ong. Do cấu trúc đặc biệt như
vậy, màng bất đối xứng có hiệu quả tách cao, độ bền cơ học tốt và được sử dụng
nhiều trong quá trình siêu lọc, lọc nano, tách khí, thẩm thấu ngược. Tùy theo loại
vật liệu và điều kiện chế tạo màng mà ta có thể thay đổi chiều dày và và kích thước
lỗ của lớp hoạt động, cũng như thay đổi cấu trúc xốp của lớp đỡ. Lớp hoạt động và
lớp đỡ có thể làm từ cùng một loại vật liệu hay từ các vật liệu khác nhau [5, 50].

2


Màng composite là trường hợp đặc biệt của màng bất đối xứng, có lớp đỡ và
lớp hoạt động làm từ hai loại vật liệu khác nhau, tính năng của mỗi lớp có thể tối ưu
một cách độc lập khi chế tạo. Loại màng này có hiệu quả tách rất cao, có tính năng
cơ học và hóa học rất tốt [5, 69].
Cấu trúc đối xứng

Cấu trúc bất đối xứng
Lớp đỡ xốp, lớp bề
mặt xốp

Màng xốp dạng mao quản
Lớp đỡ xốp, lớp bề
mặt không xốp
Màng xốp dạng tổ ong

Lớp đỡ xốp, lớp bề
mặt không xốp làm
từ các vật liệu khác
nhau

bỏ được tối đa lượng enzym và vi sinh vật có trong nước táo sau khi nghiền [5,11].
Thẩm thấu ngược và lọc nano
Màng thẩm thấu ngược và lọc nano có kích thước lỗ bề mặt vô cùng nhỏ,
khoảng một vài nm. Có cấu trúc bất đối xứng và thường được dùng để lọc tách các
tiểu phân có kích thước nhỏ. Màng có khả năng tách được ion và các chất tan có
trọng lượng phân tử thấp trong môi trường nước. Trở khối thủy lực của quá trình
thẩm thấu ngược và lọc nano lớn hơn nhiều so với vi lọc và siêu lọc. Bên cạnh ảnh
hưởng bởi áp suất động lực thì quá trình thẩm thấu ngược và lọc nano cũng bị ảnh
hưởng bởi nồng độ chất tan. Thẩm thấu ngược và lọc nano có nhiều ứng dụng
quan trọng như làm ngọt nước mặn (50% ứng dụng), sản xuất nước sạch và siêu
sạch phục vụ cho công nghệp dược, xử lý nước thải, trong công nghiệp thực phẩm
(cô đặc sữa, dịch quả) [40]. Hình 1.2 chỉ ra giới hạn tách của các quá trình màng
dùng động lực áp suất.

4


H2O
(2
Å)

Na+
(3.7
Å)

Sucros
e
(10 Å)

Hemoglobi

1000Å

1m

10m

Hình 1.2. Giới hạn tách của các quá trình màng
Ngoài các quá trình dùng màng động lực áp suất (vi lọc, siêu lọc, lọc nano và
thẩm thấu ngược), còn có các quá trình màng khác như thẩm tách, điện thẩm tách,
tách khí, thẩm hơi qua màng, chưng cất qua màng [5].
1.2. Cơ chế tách qua màng
Quá trình vận chuyển chất qua màng là một quá trình phức tạp. Các nhà khoa
học đã đưa ra nhiều giả thuyết khác nhau để giải thích cơ chế của quá trình tách qua
màng như:
- Thuyết sàng lọc
- Thuyết hòa tan khuếch tán
- Thuyết hấp phụ mao quản.
Thuyết sàng lọc
Thuyết này cho rằng bề mặt màng gồm nhiều mao quản có kích thước lỗ xác
định. Cấu tử nào có kích thước bé hơn kích thước lỗ mao quản thì sẽ vận chuyển
qua màng, còn cấu tử có kích thước lớn hơn thì bị màng lưu giữ lại [69]. Thuyết này
chỉ phù hợp trong việc giải thích cho các quá trình siêu lọc và vi lọc (chất tan có
kích thước lớn). Trong trường hợp phân tử chất tan và phân tử dung môi có kích
thước tương đương nhau thì thuyết này không giải thích được.
Thuyết hòa tan khuếch tán

5


Thuyết này cho rằng dưới động lực áp suất, dung môi và chất tan đều khuếch



Khi tăng nồng độ dung dịch tách, áp suất thẩm thấu của dung dịch tăng lên. Mặt
khác, sự sonvat hóa hay hydrat hóa (trong trường hợp dung môi là nước) cũng phụ
thuộc vào nồng độ chất tan trong dung dịch. Nếu tăng nồng độ dung dịch tách tới
một giá trị nào đó thì trong dung dịch không còn các phân tử nước ở trạng thái tự do
mà chỉ đủ để tạo thành hai hoặc một lớp vỏ hydrat, lúc này độ lưu giữu và năng suất
lọc qua màng giảm xuống rõ rệt.
1.4. Hiện tượng tắc màng
Tắc màng (fouling) được dùng để mô tả sự kết bám không mong muốn của các
tiểu phân bị lưu giữ trên bề mặt và bên trong các lỗ xốp của màng trong quá trình
lọc tách, làm cho năng suất lọc của màng giảm xuống theo thời gian, khi đó, thường
phải tăng áp suất vận hành, để duy trì lưu lượng dòng mong muốn. Các phương
pháp làm sạch màng thường được áp dụng để loại bỏ các tác nhân gây tắc màng
(foulants) và để phục hồi lưu lượng qua màng. Tuy nhiên, trong một số trường hợp,
sự tắc màng là bất thuận nghịch và sau một khoảng thời gian màng có thể bị tắc
nghẽn hoàn toàn và buộc phải thay thế [8,25,27,53]. Để giải quyết vấn đề này việc
nghiên cứu các giải pháp chống tắc màng có ý nghĩa quan trọng và đang rất được
quan tâm.
Hiện tượng fouling liên quan đến sự hấp phụ hoặc sự bắt bám (trapping) của các
tiểu phân gây tắc (foulants) có trong thành phần dung dịch tách khi dung dịch
chuyển vận qua màng lọc. Các chất gây tắc màng điển hình là protein, chất béo, vi
khuẩn vv... Nguyên nhân của hiện tượng fouling gồm: 1) sự hình thành lớp bề mặt
mới hay còn gọi là bánh lọc trên bề mặt màng phía dung dịch đi vào, đặc biệt với
các màng siêu lọc; 2) sự bám phủ các tiểu phân gây tắc ở bên trong cấu trúc xốp của
màng, đặc biệt đối với các màng vi lọc và 3) sự bít lỗ màng do các tiểu phân bị lưu
giữ bởi màng.
Hiện tượng fouling khác với sự phân cực nồng độ (concentration polarization).
Sự phân cực nồng độ dẫn đến sự hình thành lớp gel trên bề mặt màng khi nồng độ
chất bị lưu giữ đạt tới một giới hạn xác định, giữa lớp gel tạo thành và bề mặt màng

loại vật liệu màng lọc được sử dụng.
1.4.1.2. Ảnh hưởng của vật liệu màng lọc
* Kích thước lỗ
Các nghiên cứu của Gatenholm [32] và Nobrega [12] chỉ ra rằng màng có kích
thước lỗ càng lớn thì nguy cơ tắc màng càng cao. Tùy theo yêu cầu và đối tượng

8


tách lọc mà chọn màng có kích thước lỗ phù hợp. Kích thước lỗ màng nhỏ hơn kích
thước tối ưu sẽ làm giảm năng suất lọc, kích thước lỗ màng lớn hơn kích thước lỗ
tối ưu sẽ gây ra hiện tượng fouling, cũng dẫn đến giảm năng suất lọc
* Sự phân bố kích thước lỗ
Hầu hết các màng siêu lọc và vi lọc có dải phân bố lỗ rộng. Lưu lượng dòng
qua các lỗ có kích thước lớn nhất quyết định lưu lượng chung của quá trình màng.
Lưu lượng qua màng rất nhạy cảm với sự fouling xảy ra trong các lỗ xốp có kích
thước lớn, ví dụ, sự tích lũy protein trong cấu trúc xốp. Độ chọn lọc (khả năng lưu
giữ) của màng thấp khi màng có kích thước lỗ không đồng đều (dải phân bố lỗ
rộng)
* Các tính chất hóa lý của vật liệu màng
Tính ưa nước: Sự hình thành các liên kết hydro trên bề mặt màng ưa nước tạo
thành lớp nước liên kết, có thể ngăn cản hoặc làm giảm sự hấp phụ hay bám dính
của chất bị lưu giữ bởi màng trong quá trình lọc. Vì vậy, màng có tính ưa nước càng
tốt thì năng suất lọc của màng đối với các dung dịch nước càng cao, đồng thời làm
giảm sự tắc màng một cách hiệu quả [35,69]. Một số nghiên cứu [30,67] chỉ ra rằng
protein sẽ hấp phụ ít hơn trên bề mặt vật liệu màng ưa nước so với bề mặt màng kỵ
nước. Nghiên cứu của Sheldon [64] chỉ ra rằng sự hấp phụ protein trên bề mặt màng
kỵ nước có thể là do sự biến đổi tính chất của protein.
Điện tích bề mặt: Điện tích bề mặt màng là một yếu tố có ảnh hưởng quan trọng
đến tính năng tách của màng. Nếu bề mặt màng có điện tích cùng dấu với điện tích

1.5. Biến tính bề mặt màng lọc
Bề mặt màng lọc có vai trò quan trọng quyết định khả năng tách lọc của
màng. Cấu trúc và đặc tính bề mặt màng thường khác với cấu trúc và đặc tính bên
trong vật liệu màng. Bề mặt màng thường dễ bị hư hỏng bởi các tương tác vật lý,
hóa học trong quá trình lọc tách. Việc nghiên cứu biến tính bề mặt màng lọc nhằm
nâng cao tính năng tách lọc, đồng thời giảm thiểu hiện tượng fouling. Nói chung,
phương pháp biến tính bề mặt màng lọc có nhiều ưu điểm: cải thiện được tính chất
bề mặt mà không làm ảnh hưởng đến tính chất bên trong vật liệu, giảm bớt được
công nghiên cứu chế tạo mà vẫn có được vật liệu màng lọc với tính chất bề mặt như
mong muốn, giảm bớt chi phí sản xuất vì chỉ cần tác động lên bề mặt. Việc thay đổi
đặc tính lớp bề mặt sẽ tác động đến hiệu quả của toàn bộ quá trình tách qua màng.
Phương pháp biến tính bề mặt màng lọc có thể được thực hiện bằng một số
kỹ thuật khác nhau, nhằm làm thay đổi tính chất ưa nước, điện tích, độ thô nhám

10


của bề mặt màng. Hầu hết các loại màng lọc thương mại được làm từ vật liệu
polyme. Tính kỵ nước của vật liệu polyme làm tăng khả năng tắc màng (fouling)
trong quá trình tách, đặc biệt với đối tượng tách lọc là các chất hữu cơ và protein.
Các công trình nghiên cứu [29] chỉ ra rằng màng với bề mặt ưa nước có khả năng
chống tắc tốt hơn. Do đó, việc nâng cao tính ưa nước cho bề mặt màng là một trong
những biện pháp hữu hiệu để giải quyết vấn đề tắc màng gây bởi các chất hữu cơ,
protein, các vi sinh vật và các tiểu phân dễ bám bẩn trên bề mặt màng trong quá
trình tách. Sự tồn tại của các liên kết hydro tạo thành lớp biên nước siêu mỏng ở
trên bề mặt ưa nước, có tác dụng ngăn cản sự hấp phụ hoặc bám phủ của các tiểu
phân gây tắc màng lên trên bề mặt, đồng thời làm tăng tính thấm cho màng.
Việc làm cho bề mặt màng mang điện tích cũng là một giải pháp nhằm nâng
cao tính năng tách lọc cho vật liệu trong trường hợp các tiểu phần bị lưu giữ có khả
năng gây tắc màng mang điện tích. Khi bề mặt màng và chất bị lưu giữ mang cùng

trường hợp, phương pháp vật lý chỉ thích hợp cho màng tấm mà không thích hợp cho
các màng sợi rỗng. Các kỹ thuật như đánh bóng và mài thích hợp cho màng làm từ
các vật liệu vô cơ (kim loại, ceramic ...)


Biến tính bề mặt màng bằng phương pháp hóa học

Trong phương pháp hóa học, các phản ứng hóa học xảy ra trong quá trình
biến tính bề mặt màng làm thay đổi cấu trúc hóa học bề mặt màng. Trong hầu hết
các trường hợp, bề mặt màng sau khi biến tính có độ ổn định tốt và có thể áp dụng
cho nhiều loại vật liệu tạo màng khác nhau (polyme, kim loại, gốm sứ). Các phương
pháp đã và đang được nghiên cứu gồm: xử lý bề mặt màng bằng tia bức xạ UV,
ozon, plasma,… trùng hợp ghép bề mặt.
1.6. Biến tính bề mặt màng lọc bằng phương pháp trùng hợp ghép
Trùng hợp ghép biến tính bề mặt màng lọc là một kỹ thuật có thể tiến hành
trong pha lỏng hay pha hơi theo các phương thức khác nhau. Về nguyên tắc, quá
trình trùng hợp ghép có khả năng đưa vào bề mặt vật liệu các nhóm chức có tính
chất ưa hoặc kỵ nước. Đối với các polyme kỵ nước, kỹ thuật trùng hợp ghép có thể
làm tăng tính ưa nước cho bề mặt vật liệu bằng cách đưa vào các nhóm chức chứa
oxi hay nito (ví dụ nhóm hydroxyl, cacbonyl, amin …). Trong một số trường hợp
đặc biệt, tính kỵ nước của bề mặt vật liệu lại cần được tăng cường, điều này có thể
thực hiện bằng cách đưa vào bề mặt các nhóm chức có tính chất kỵ nước. Quá trình
trùng hợp ghép có thể tiến hành qua một bước hay còn gọi là phương pháp đồng
hành, nghĩa là sự trùng hợp xảy ra khi có mặt đồng thời cả monome và chất khơi
mào, hoặc có thể tiến hành qua hai bước như là một kỹ thuật phối hợp, ở đây trước
hết các vị trí kích thích được tạo ra trên bề mặt vật liệu, sau đó quá trình trùng hợp

12




13


bằng kỹ thuật phủ nhúng cao hơn so với kỹ thuật ngâm chìm [28]. Ví dụ, khi biến
tính màng PES có giới hạn tách 50kDa, với tác nhân trùng hợp ghép NPV, sử dụng
hai phương pháp ngâm chìm và phương pháp phủ nhúng trong cùng điều kiện, để
đạt cùng một đặc tính tách lọc, thì phương pháp phủ nhúng chỉ mất thời gian trùng
hợp là 30 giây trong khi phương pháp ngâm chìm cần thời gian trùng hợp lên tới
300 giây [28].
Tuy nhiên, khi thực hiện các phản ứng trùng hợp ghép bằng kỹ thuật phủ
nhúng, do các tia bức xạ tiếp xúc trực tiếp với bề mặt màng nên đòi hỏi các điều
kiện khắt khe để có thể giảm thiểu tối ảnh hưởng bất lợi của tia bức xạ lên bề mặt
màng. Hơn nữa, để hạn chế ảnh hưởng của nguyên tử oxy sinh ra trong môi trường
không khí dưới tác dụng của bức xạ tử ngoại, cần tiến hành quá trình trùng hợp
ghép trong môi trường khí trơ, điều này cũng là một trở ngại đáng kể khi triển khai
kỹ thuật phủ nhúng ở qui mô công nghiệp. Trong kỹ thuật ngâm chìm, dung dịch tác
nhân trùng hợp ghép có thể hấp thụ một phần năng lượng bức xạ, do đó bề mặt
màng không bị ảnh hưởng trực tiếp bởi tia bức xạ, quá trình phản ứng xảy ra êm dịu
và dễ kiểm soát hơn, mặt khác quá trình trùng hợp ghép bề mặt có thể kết nối dễ
dàng với công đoạn cuối của quá trình chế tạo màng [28].
Để tạo nên lớp polyme ghép có tính chất phù hợp và nâng cao được hiệu quả
tách lọc của màng sau khi biến tính bề mặt. Các điều kiện tiến hành quá trình trùng
hợp ghép như năng lượng tia bức xạ, thời gian trùng hợp, loại monome/polyme và
nồng độ của dung dịch ghép cũng như phương thức tiến hành quá trình... cần được
lựa chọn và kiểm soát tốt. Nếu không được kiểm soát tốt, quá trình trùng hợp ghép có
thể dẫn tới sự hình thành các homopolyme, tạo nhánh và/ hoặc liên kết chéo giữa các
chuỗi ghép, thậm chỉ có thể gây đứt gãy các liên kết và làm hư hại bề mặt màng nền.
Pieracciz và cộng sự [55] đã tiến hành quá trình trùng hợp ghép quang hóa,
sử dụng các monome ưa nước là N-vinyl-2-pyrrolidinone (NVP), Mvinylformamide (NVF) và N-vinylcaprolactam (NVC) biến tính bề mặt màng PES

Hình 1.3 thể hiện cơ chế của quá trình trùng hợp ghép quang hóa biến tính bề
mặt màng PES dưới bức xạ UV [21,66] vật liệu nền (polysulfone hay
polyethersulfune) có chứa nhóm nhạy sáng, dưới tác dụng của tia UV, bản thân
màng PES có thể tự tách nhóm nhạy sáng tạo ra các gốc tự do. Sau đó các gốc tự do
sẽ trùng hợp ghép với các monome. Kết quả tạo thành chuỗi polyme ghép lên bề
mặt và có thể ở bên trong lỗ xốp của màng lọc.

15