Effect of PVDF-CA Ratio on Electrospun Membrane for Water–Oil Filtration Application

Authors

Mohamad Haziq Alias, Nanostructured Renewable Energy Materials Laboratory, Universiti Malaysia Pahang, Pahang 26300, MalaysiaFollow
Izan Izwan Misnon, Nanostructured Renewable Energy Materials Laboratory, Universiti Malaysia Pahang, Pahang 26300, Malaysia
Rajan Jose, Nanostructured Renewable Energy Materials Laboratory, Universiti Malaysia Pahang, Pahang 26300, Malaysia

Abstract

Oil spillage and generation of industrial water–oil wastewater mixture ignite a focus on filtration technology. Electrospinning technique provides a versatile route in producing tunable diameter and pores in nanofiber filtration membrane development. In this work, polyvinylidene difluoride (PVDF) and cellulose acetate (CA) electrospun membrane at different concentration ratios were synthesized for water–oil filtration application. The polymeric solutions were characterized using viscometer and conductivity testing, whereas the membranes were analyzed using contact angle, tensile test, scanning electron microscopy (SEM), and filtration testing of oil (dichloromethane). Conductivity test showed a decreased conductivity along with decrement of CA ratio in the polymeric solution. The viscosity results showed a rising trend along with the increment of CA in the polymeric solution along with the decrement of PVDF ratio. SEM result showed that all membranes had a fiber diameter range of 210–485 nm and pore size range of 235–856 nm. The tensile test showed a decreasing tensile strength as the ratio of PVDF in the electrospun membrane decreased. The membrane with PVDF-to-CA ratio of 90:10 showed optimum performance for water–oil filtration with a flux of 14,111 Lm−2h−1 and oil recovery of 94%.

Bahasa Abstract

Efek dari Perbandingan PVDF-CA pada Membran Pintal Listrik untuk Penerapan Penyaringan Air-minyak. Kemajuan industri bersama dengan kebutuhan minyak bumi menyebabkan kebocoran limbah industri dan minyak mentah menghasilkan sumber air yang akan tercemar sebagai konsekuensi yang memicu fokus dalam perkembangan terbaru dalam teknologi filtrasi. Teknik elektrospinning telah menyediakan metode serbaguna baru dalam memproduksi nanofibers yang memiliki kisaran konstan diameter dan pori. . Elektrospun membran PVDF dan CA komposit pada rasio yang berbeda telah dibuat untuk aplikasi filtrsi air-minyak. Membran yang ditandai dengan menggunakan Viscometer, pengujian konduktivitas, sudut kontak, pengujian tarik, pengujian filtrasi dan SEM. S2 membran direkam menjadi membran optimal untuk aplikasi filtrasi air-minyak dengan 14111 Lm-2h-1 fluks dan pemulihan 94%. Hasil SEM menunjukkan semua membran memiliki diameter serat berkisar dari 210–485 nm dan ukuran pori berkisar dari 856– 235 nm dengan membran S1 memiliki ukuran pori paling sedikit dengan 235 nm diikuti oleh membran S2 dengan 236 nm. Pengujian konduktivitas menunjukkan penurunan konduktivitas bersama dengan penurunant rasio CA dalam larutan polimer. Hasil uji tarik menunjukkan kecenderungan penurunan kekuatan tarik sebagai rasio PVDF pada membran elektrospun menurun. Hasil viskositas menunjukkan tren naik bersama dengan naik CA dalam larutan polimer bersama dengan penurunan rasio PVDF.

References

1. B. Vidhyadharan, I.I. Misnon, R.A. Aziz, K.P. Padmasree, M.M. Yusoff, R. Jose, J. Mater. Chem. A, 2/18 (2014) 6578.
2. N. Bhardwaj, S.C. Kundu, Biotechnol. Adv. 28/3 (2010) 325.
3. K. Kamarudin, Tragedi Pencemaran Pasir Gudang, Sinar Harian, https://www.sinarharian.com.my/ article/35995/SISIPAN/Trend/Tragedi-pencemaran -di-Pasir-Gudang, 2019.
4. B. Tarus, N. Fadel, A. Al-Oufy, M. El-Messiry, Alexandria Eng. J. 55/3 (2016) 2975.
5. D.G. Yu, X.Y. Li, X. Wang, W. Chian, Y.Z. Liao, Y. Li, Cell. 20/1 (2013) 379.
6. S.Z. Abdullah, P.R. Bérubé, Water Res. 47/14 (2013) 5392.
7. M.H. Razzaghi, A. Safekordi, M. Tavakolmoghadam, F. Rekabdar, M. Hemmati, J. Membr. Sci. 470 (2014) 547.
8. G. Qin, et al. Sep. Purif. Technol. 177/Supplement C (2017) 129.
9. D. Wu, Z. Xiao, K.S. Teh, Z. Han, G. Luo, C. Shi, L. Lin, J. Phys. D-Appl. Phys. 49/36 (2016) 365302.
10. H. Wang, R. Wang, L. Sun, Z. Liu, Y. Zhu, RSC Adv. 6/51 (2016) 45636.
11. M.V. Bhute, S.B. Kondawar, Solid State Ionics. 333(2019) 38.
12. K.J. Lu, J. Zuo, T.S. Chung, J. Membr. Sci. 514 (2016) 165.
13. X. Wang, W. Cheng, D. Wang, X. Ni, G. Han, J. Membr. Sci. 575 (2019) 71.
14. M. Amjad, A. Qamar, M. Asim, M. Farooq, G. Raza, Tech. J. 22/1 (2017) 61.
15. H.H. Al-Kayiem, J.A. Khan, Energy Fuels. 31/9 (2017) 9290.
16. A.M. Gañán-Calvo, N. Rebollo-Muñoz, J.M. Montanero, New J. Phys. 15/3 (2013) 033035.
17. W. Kang, X. Ma, H. Zhao, J. Ju, Y. Zhao, J. Yan, B. Cheng, J. Solid State Electrochem. 20/10 (2016) 2791.
18. M.H. Alias, N.S. Hassin, P.P. Lau, I.I. Misnon, R. Jose, Mater. Sci. Forum. 981 (2020) 356.

Recommended Citation

Alias, Mohamad Haziq; Misnon, Izan Izwan; and Jose, Rajan (2020) "Effect of PVDF-CA Ratio on Electrospun Membrane for Water–Oil Filtration Application," Makara Journal of Technology: Vol. 24: Iss. 2, Article 6.
DOI: 10.7454/mst.v24i2.3845
Available at: https://scholarhub.ui.ac.id/mjt/vol24/iss2/6