電紡製備功能化幾丁聚醣混合基材纖維薄膜應用於水溶液中無機及有機物質之有效分離

在化工與生化製程之產品純化或是水與廢水處理之程序上，無機及有機物質的分離或去除都是經常碰到的問題。以無機含氧陰離子分離為例，常用的分離方法包括凝聚、絮凝、沉澱、吸附、離子交換、奈濾及逆滲透，其中吸附和離子交換是最有效、最常用的方法。至於無機陽離子的分離，則包含離子交換、奈濾及逆滲透。舉例來說，螯合技術是移除水溶性離子相當重要的技術，常用的螯合樹脂有包含O、N、S及P這類供應者原子的樹脂，其中含N的樹脂對於無機陽離子有絕佳的吸附能力，因此廣泛應用於分離、濃縮和移除無機陽離子。然而，傳統吸附劑（或離子交換樹脂）例如活性碳為了減少固定床操作之壓降，多以顆粒的型態使用，惟此情況下吸附劑之可吸附面積及速率皆受限；若能研磨成粉狀粒子，利用固定床以外的方式操作，預期吸附性能可大幅改善，但此時需解決吸附劑回收的問題。本三年期計畫擬針對幾丁聚醣高分子先進行各種功能性基團(Functional ligands)之化學修飾，並將微米或奈米吸附劑粒子（活性碳、沸石及氧化石墨烯等）與幾丁聚醣摻混後，以靜電紡絲製備幾丁聚醣纖維薄膜，使吸附劑粒子固定於膜材表面或內部，製成所謂的混合基材薄膜(Mixed-matrix membranes)；期望所製備之微米或奈米纖維薄膜，能藉由功能性基團之化學特性及吸附劑粒子之高比表面積，對於水溶液中無機及有機物質有良好之吸附分離能力。第一年擬以聚乙烯亞胺(PEI)及砒碇等功能性基團進行幾丁聚醣之化學修飾，用以分離磷酸根及硫酸吲哚酚等陰離子；第二年以乙二胺四乙酸(EDTA)、二乙三胺五乙酸(DTPA)或聚乙烯亞胺等進行化學修飾，用以分離銅、鎳或鉛等無機陽離子；最後，第三年以三乙烯四胺(Triethylenetetramine)及乙二胺(Ethanediamine)等進行化學修飾，用以分離甲酚(p-Cresol)、酚(Phenol)或4-氯酚(4-Chlorophenol)等有機物質。每年的工作內容包括電紡幾丁聚醣纖維薄膜之製備、纖維薄膜之物化特性鑑定、批次吸附平衡與動力學測試及掃流式連續過濾吸附測試等。藉由幾丁聚醣所具有之生物相容性、生物可分解性、生物黏著性、無毒性及無副作用等特性，該功能化混合基材纖維薄膜未來擬朝血液淨化(Blood purification)或血液吸附(Hemoadsorption)清除尿毒素等生醫方面應用。

系統編號:PB10907-2481
原計畫編號:MOST109-2221-E182-024-MY3