The applications of membrane technologies have dramatically increased during the last few decades due to technology improvement and cost reduction. Membrane applications can be found in water and wastewater treatment, pharmaceutical industry, chemical processing industry, food industry, etc. However, the membrane technology faces two major challenges: membrane fouling and membrane lifetime. During the membrane filtration process, membrane fouling caused by natural organic matter (NOM) is an inevitable phenomenon, and physical cleaning or chemical cleaning are required for recovering the performance of membrane. As a result of these cleaning processes, membrane lifetime is shortened. For this reason, it is necessary to improve membrane's fouling resistance and lifetime in order to apply membrane technology in large-scale facilities. This dissertation focuses on improving the fouling resistance and flux performance of polyvinyl chloride (PVC) membrane and polyvinylidene fluoride (PVDF) membrane. Specifically, it is comprised of four parts. First, I prepared PVC membranes by adding different amounts of amphiphilic copolymer (Pluronic F 127) into PVC casting solutions. I optimized the performance of PVC membranes by changing the amount of Pluronic F127 used in the casting solution. The results show that with the increase of Pluronic F 127 content, the pore size and pore density both decrease. Moreover, the membrane surface becomes more hydrophilic as indicated by lower contact angles. In addition, the PVC membrane exhibits remarkable antifouling characteristics after adding Pluronic F 127. Second, I synthesized PVDF membranes by adding PVDF graft poly(ethylene glycol) methyl ether methacrylate (PEGMA) (PVDF-g-PEGMA) as additive in casting solutions via the phase inversion method. The synthesized PVDF membranes have unique pillar-like structures on surfaces, which gives the PVDF membrane a defect-free feature and allows it to generate high flux under low pressure. Third, I investigated the forming mechanism of the pillar-like structure from aspects of solvent and additive. Finally, I investigated the influence of PEGMA dose on the performance of PVDF membranes. I changed the amount of PEGMA used in the casting solution and compared the performance of the synthesized PVDF membranes. To summarize, this dissertation has deepened our understanding of how to improve the fouling resistance and flux performance of PVC membranes and PVDF membranes by using amphiphilic copolymer. In addition, the PVDF membrane I synthesized has unique pillar-like structures that give it defect-free and high flux properties. Overall, the results of this study provide valuable information for PVC and PVDF membrane synthesis for large-scale production.

Orientador: Marcos David Ferreira / Resumo: Objetivo. Analisar a eficácia antimicrobiana in vitro de compósito em pó a base de prata e sua aplicação em diferentes concentrações em filmes de policloreto de vinila (PVC) produzidos em escala industrial e em laboratório. Métodos. Um material compósito constituído por dióxido de sílicio (SiO2) e nanopartículas de prata (NpAg), produzido e cedido por uma empresa de soluções tecnológicas, foi caracterizado por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Espectroscopia no Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR) e Difração de Raio X (DRX). Filmes de PVC industrial aditivados com 6,25, 12,5, 25 e 100 ppm de NpAg e filmes produzidos laboratorialmente pelo método de casting aditivados com 12,5, 25 e 100 ppm de NpAg foram caracterizados por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Espectroscopia no Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR) e Difração de Raio X (DRX). Testes microbiológicos in vitro foram realizados com o compósito de prata e com os filmes de PVC. Com o compósito realizou-se o Teste de Difusão em Ágar por poço e a Contagem de Microrganismos Viáveis. Com os filmes industrial e laboratorial realizou-se o teste da Norma JIS Z 2801:2000, e com os filmes industriais realizou-se os testes de Agitação em Frasco e Contagem de Microrganismos Viáveis. Resultados. O compósito apresentou inibição para Escherichia coli em todas as concentrações estudadas e para Staphylococcus aureus nas concentrações de 12,5, 25 e 100 ppm de NpAg. A adição de compósito na matriz... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Mestre

<p>Mogućnost primene polivinilhloridnih (PVC) podnih obloga je određena krajnjim svojstvima koja zavise od sastava obloge i načina proizvodnje. Zbog složenog sastava i različitih načina pripreme PVC podnih obloga, veoma je te&scaron;ko tačno proceniti uticaj pojedinačnog procesnog parametara na svojstva dobijenog proizvoda. U ovom radu, da bi se ispitao uticaj sastava polivinilhloridnih sme&scaron;a na svojstva PVC podnih obloga pripremljeno je 27 receptura u kojima su varirane: koncentracije kalcijumkarbonata (40, 70 i 100 phr), koncentracije sredstva za ekspanziju, azodikarbonamida ADC (0,8, 1,0 i 1,2 mas. % u odnosu na ukupnu masu) kao i odnos &bdquo;kikeraˮ i sredstva za ekspanziju, ZnO/ADC (0,33; 0,50 i 0,67). Da bi se proučio uticaj procesnih parametara na svojstva PVC podnih obloga menjani su tehnolo&scaron;ki uslovi proizvodnje: temperatura (180, 184, 188, 192 i 196 &deg;C) i vreme (90, 120 i 150 sekundi) ekspanzije poleđinskog sloja PVC podne obloge. Na taj način je od svake PVC paste dobijeno 15 uzoraka. Za svaki uzorak određena su sledeća svojstva: stepen ekspanzije, zatezna sila pri kidanju, prekidna sila kidanja, zatezno i prekidno izduženje, početni otpor cepanju, otpor cepanju, ukupna deformacija, zaostala deformacija, povratna elastičnost, gustina pene i indeks žućenja. S obzirom na ovako veliki broj podataka urađena je statistička obrada dobijenih eksperimentalnih podataka metodom vi&scaron;estruke linearne regresione analize, kako bi procenili uticaji pojedinačnih procesnih parametara na ispitivana svojstva. Napisan je originalni programski kod primenom Garson-ovog i Yoon-ovog modela u programu Matlab koji omogućava formiranje neuronske mreže i njenu upotrebu u cilju fitovanja eksperimentalnih podataka. Rezultati dobijeni primenom modela po Garson-u nisu pogodni za određivanje uticaja sastava PVC sme&scaron;e i uslova prerade na konačna svojstva proizvoda, jer ne pokazuju pravac uticaja. Dok je ve&scaron;tačka neuronska mreža koja se zasniva na Yoon-ovom modelu uspe&scaron;no primenjena u razvoju novih i pobolj&scaron;anju postojećih svojstava heterogenih PVC proizvoda. Ispitan je i uticaj veličine čestice ZnO koji je upotrebljen kao &bdquo;kikerˮ (sredstvo koje utiče na smanjenje temperature raspada ADC) na svojstva penastih podnih obloga. Napravljene su dve PVC paste, jedna sa komercijalnim ZnO, a druga sa nano ZnO, pri čemu je sastav ostalih komponenti bio identičan. Na osnovu dobijenih eksperimentalnih podatka može se zaključiti da kod uzoraka u kojima je upotrebljen nano ZnO dolazi do intenzivnijeg &bdquo;curenjaˮ gasa nastalog raspadom ADC i međusobnog povezivanja pora. Kao posledica ovakve strukture pora uzorci sa nano ZnO imaju lo&scaron;ija mehanička svojstva. Na osnovu dobijenih karakterističnih temperatura na TG krivama nije uočen uticaj veličine čestica ZnO na termičku stabilnost ispitivanih uzoraka.</p> / <p>The application of PVC floor coverings is strongly connected with their end-use properties which depend on the composition and processing conditions. It is very difficult to estimate the proper influence of production parameters on the characteristics of PVC floor coverings due to their complex composition and various preparation procedures. In this paper, in order to investigate the effect of the PVC mixture composition on the properties of PVC floor coverings, 27 formulations are prepared varying concentration of calcium carbonate (40, 70 and 100 phr), concentration of blowing agent, azodicarbonamide ADC (0.8, 1.0 and 1.2 wt. % relative to the total weight) and the ratio of &quot;kicker&quot; and blowing agent, ZnO/ADC (0.33; 0.50 and 0.67). To study the influence of process parameters on the properties of PVC floor coverings technological production conditions are varied: expansion temperature (180, 184, 188, 192 and 196 &deg;C) and expansion time (90, 120 and 150 seconds) of the PVC floor covering back layer. In this way, 15 samples are made of each PVC paste. The following properties are determined for each sample: expansion ratio, tensile strength, braking strength, tensile extension, breaking extension, initial resistance to tearing, tearing resistance, identation, residual identation, elasticity, density foam and yellowing index. Having such a large amount of data, statistical analysis of experimental data are made with multiple linear regression analysis in order to assess the effects of process parameters on investigated properties. The original program code is written using the Garson&#39;s and Yoon&#39;s models in the Matlab programme that allows the formation of neural networks and its use for the purpose of fitting the experimental data. Results obtained by using the Garson model are not suitable for determining the influence of composition of the PVC mixture and processing conditions on the properties of the final product because it does not show the direction of impact. While the artificial neural network based on Yoon&#39;s model is successfully applied to the development of new as well as to the improvement of the existing properties of the heterogeneous PVC products. The influence of ZnO particle size, used as a&ldquo;kicker&ldquo; (this material reduces the decomposition temperature of ADC) is examined on the properties of the foam flooring. Two PVC pastes are made, one with commercial ZnO and the other with nano ZnO, with the other components of the compositions identical. Based on the obtained experimental data, it can be concluded that there is more intensive gas &bdquo;leak&ldquo; resulting from disintegration of the ADC and also more intensive interconnection of pores in the samples where nano ZnO is used. As a result of this structure of pores, samples with nano ZnO have inferior mechanical properties. Based on the characteristic temperature obtained on TG curves, the influence of ZnO particle size on the thermal stability of the investigated samples is not observed.</p>

Plasty, pronikající do životního prostředí ať už neúmyslně či záměrně, mohou být fragmentovány za vzniku částic v řádu mikrometrů (tzv. mikroplastů) a znečišťovat tak půdní systémy. Doposud vyvinuté analýzy pro stanovení mikroplastů v půdách jsou především zaměřeny na kvalitativní stanovení, nicméně i jejich provedení se zatím stále potýká s různými úskalími. Navíc, téměř všechny tyto analýzy vyžadují časově náročnou předúpravu vzorku. V této studii jsme se zaměřili na vývoj nové analytické metody pro kvantitativní stanovení mikroplastů polyvinylchloridu (PVC) a polystyrenu (PS) v půdách bez předchozí úpravy vzorku pomocí termogravimetrické analýzy spojené s hmotnostní spektrometrií (TGA-MS). Pro analýzu byly použity vzorky modelové půdy s nízkým obsahem organického uhlíku, které byly spikovány na výslednou koncentraci 0,23–7 hm% PVC či PS. Vzorky byly pyrolyzovány s teplotním krokem 5 K min–1 až na teplotu 1000 °C. Pyrolýzní plynné produkty byly následně analyzovány s využitím hmotnostního spektrometru. Získaná data byla normalizována pomocí externího standardu (šťavelan vápenatý). Limity detekce se pohybovaly v rozmezí 0,08–5,3 hm% pro PVC a 0,005–0,7 hm% pro PS v závislosti na zvoleném m/z. Limity kvantifikace pak byly 0,3–17,7 hm% pro PVC a 0,002–2,2 hm% pro PS. Výsledky dokazují, že spojení TGA-MS může být konkurující semikvantitativní metodou pro stanovení mikro-PVC a mikro-PS v půdě s nízkým obsahem organického uhlíku.

[ES] El objetivo principal de la presente tesis doctoral es el estudio y desarrollo de materiales basados en el ácido poliláctico (PLA) y policloruro de vinilo (PVC) con el fin de mejorar las propiedades y poder aplicarlos en el sector industrial. Este estudio se centra principalmente en la mejora de las propiedades térmicas, mecánicas, morfológicas y ópticas, entre otras, así como la modificación de la fragilidad y rigidez inherentes a los materiales poliméricos nombrados anteriormente mediante el empleo de aditivos como agentes plastificantes derivados del ácido cinámico.Los ésteres derivados del ácido cinámico, o cinamatos, resultan ser de gran importancia. Al igual que muchos ésteres, éstos son compuestos de volatilidad media que se emplean mucho en las fragancias y para aportar sabor en el sector alimentario. Se trata de compuestos orgánicos aromáticos con funcionalidades muy interesantes desde el punto de vista químico, ya que la presencia de grupos carboxílicos e insaturaciones permiten llevar a cabo reacciones de polimerización por condensación. Esta tesis doctoral aborda el desarrollo y evaluación del potencial de algunos compuestos de ésteres de ácido cinámico como agentes plastificantes de alto rendimiento medioambiental para mejorar las propiedades dúctiles de PLA. Los cinamatos empleados en el trabajo ofrecieron parámetros de solubilidad (&#61540;) similares al del PLA, resultando una opción técnicamente viable para la mejora de la tenacidad del PLA. El proceso de plastificación se llevó a cabo mediante extrusión y, posteriormente, los materiales se sometieron a un proceso de inyección, validando, de esta manera, la transferencia de los resultados a escala industrial. En particular, se evaluó la influencia de la estructura de diferentes ésteres del ácido cinámico, en una proporción fija del 20 % en peso. Los resultados, demostraron el excepcional efecto plastificante que pueden aportar los cinamatos, con una notable mejora en las propiedades mecánicas dúctiles, así como una disminución considerable de la temperatura de transición vítrea (Tg), propiedad importante en las características de los plastificantes. También se aborda el desarrollo de compuestos con matriz de PLA y refuerzos de residuos de Posidonia oceanica. Esta es una planta acuática presente de manera abundante en el mar Mediterráneo con una gran cantidad de beneficios en los ecosistemas. Dado que la incorporación de fibras de Posidonia oceanica repercute en un incremento de la fragilidad, se incorporaron ésteres del ácido cinámico con el fin de mejorar la tenacidad de los compuestos obtenidos. Se emplearon técnicas de extrusión reactiva (REX) para mejorar las interacciones entre el PLA, las fibras Posidonia oceanica y los plastificantes derivados del ácido cinámico. El proceso de extrusión reactiva se llevó a cabo en presencia de un iniciador de peróxido de dicumilo (DCP), y permite una notable mejora en las propiedades mecánicas dúctiles, estabilidad térmica, plastificación e interacción entre los componentes de los compuestos. Esta investigación también pretende explorar las posibilidades de los ésteres del ácido cinámico en la plastificación de uno de los polímeros que representa el mayor volumen industrial de consumo de plastificantes: el policloruro de vinilo (PVC). Con ello, se pretende validar la utilidad de una nueva familia de plastificantes de tipo cinamato, altamente respetuosos con el medio ambiente, como alternativas al empleo de ftalatos. La mejora en las propiedades mecánicas resultó ser de gran magnitud, en lo referente a las propiedades dúctiles. Además, los films obtenidos mostraron altos niveles de transparencia y mínima absorción de luz visible y ultravioleta. / [CA] L'objectiu principal de la present tesi doctoral és l'estudi i desenvolupament de materials basats en l'àcid polilàctic (PLA) i policlorur de vinil (PVC) amb la finalitat de millorar les propietats i poder aplicar-los en el sector industrial. Aquest estudi es centra principalment en la millora de les propietats tèrmiques, mecàniques, morfològiques i òptiques, entre d'altres, així com la modificació de la fragilitat i rigidesa inherents als materials polimèrics esmentats mitjançant l'ús d'additius com agents plastificants derivats de l'àcid cinàmic.Els èsters derivats de l'àcid cinàmic, o cinamats, resulten ser de gran importància. Igual que molts èsters, aquests són compostos de volatilitat mitjana que s'empren molt en les fragàncies i per a aportar sabor en el sector alimentació. Es tracta de compostos orgànics aromàtics amb funcionalitats molt interessants des del punt de vista químic, ja que la presència de grups carboxílics i insaturacions permeten dur a terme reaccions de polimerització per condensació. Esta tesi doctoral aborda el desenvolupament i avaluació del potencial d'alguns compostos d'èsters de l'àcid cinàmic com agents plastificants d'alt rendiment mediambiental per a millorar les propietats dúctils de PLA. Els cinamats empleats en el treball ofereixen paràmetres de solubilitat (¿) similars al del PLA, resultant una opció tècnicament viable per a la millora de la tenacitat del PLA. El procés de plastificació es va dur a terme mitjançant extrusió i, posteriorment, els materials es van sotmetre a un procés d'injecció, validant, d'aquesta manera, la transferència dels resultats a escala industrial. En particular, es va avaluar la influència de l'estructura de diferents èsters de l'àcid cinàmic, en una proporció fixa del 20 % en pes. Els resultats, demostren l'excepcional efecte plastificant que poden aportar els cinamats, amb una notable millora en les propietats mecàniques dúctils, així com una disminució considerable de la temperatura de transició vítria (Tg), propietat important en les característiques dels plastificants. També s'aborda el desenvolupament de compostos amb matriu de PLA i reforços de residus de Posidonia oceanica. Aquesta és una planta aquàtica present de manera abundant en la mar Mediterrània amb una gran quantitat de beneficis en els ecosistemes. Atés que la incorporació de fibres de Posidonia oceanica repercuteix en un increment de la fragilitat, es van incorporar èsters de l'àcid cinàmic amb la finalitat de millorar la tenacitat dels compostos obtinguts. Es van emprar tècniques d'extrusió reactiva (REX) per a millorar les interaccions entre el PLA, les fibres de Posidonia oceanica i els plastificants derivats de l'àcid cinàmic. El procés d'extrusió reactiva es va dur a terme en presència d'un iniciador de peròxid de dicumil (DCP), i permet una notable millora en les propietats mecàniques dúctils, estabilitat tèrmica, plastificació i interacció entre els components dels compostos. Esta investigació també s'enfonsa en les possibilitats del èsters de l'àcid cinàmic en la plastificació d'un dels polímers que representa el major volum industrial de consum de plastificants, el policlorur de vinil (PVC). Amb això, es pretén validar la utilitat d'una nova família de plastificants de tipus cinamat, altament respectuosos amb el medi ambient, com a alternatives a l'ús de ftalats. La millora en les propietats mecàniques va resultar ser de gran magnitud, referent a les propietats dúctils. A més, els films obtinguts van mostrar alts nivells de transparència i mínima absorció de llum visible i ultraviolada, fent-los candidats per a aplicacions que requerisquen claredat com el sector d'envasos. / [EN] The main objective of this doctoral thesis is the study and development of materials based on polylactic acid (PLA) and polyvinyl chloride (PVC) to enhance their properties for application in the industrial sector. This study primarily focuses on improving thermal, mechanical, morphological, and optical properties, among others, as well as modifying the inherent fragility and rigidity of the aforementioned polymeric materials through the use of additives such as plasticizing agents derived from cinnamic acid. Cinnamic acid is an aromatic carboxylic acid containing a double bond and, therefore, has two geometric isomers. The trans form is the most abundant due to its adopted structure, offering interesting possibilities in the polymer industry. This compound and its derivatives are widely used in various sectors such as medical, cosmetic, food, environmental, and toiletries, among many others. Ester derivatives of cinnamic acid, or cinnamates, are particularly important. Like many esters, they are medium-volatility compounds widely used in fragrances and to impart flavor in the food industry. They are aromatic organic compounds with chemically interesting functionalities, as carboxylic groups and unsaturations enable condensation polymerization reactions. In this regard, they are of special interest in the synthesis and/or modification of polymeric materials. This doctoral thesis addresses the development and evaluation of the potential of some cinnamic acid ester compounds as environmentally friendly high-performance plasticizing agents to improve the ductile properties of PLA. The cinnamates used in the work offer solubility parameters (&#948;) similar to PLA, making them a technically viable option for improving PLA toughness. The plasticization process was carried out through extrusion, and subsequently, the materials underwent an injection process, thus validating the transferability of the results on an industrial scale. In particular, the influence of the structure of different cinnamic acid esters was evaluated at a fixed proportion of 20 % by weight. The results demonstrate the exceptional plasticizing effect that cinnamates can provide, with a significant improvement in ductile mechanical properties and a considerable decrease in the glass transition temperature (Tg), an important property in plasticizer characteristics. The development of composites with a PLA matrix and reinforcements of Posidonia oceanica residues is also addressed. This aquatic plant is abundant in the Mediterranean Sea and has numerous benefits for ecosystems. Since the incorporation of Posidonia oceanica fibers leads to increased fragility, cinnamic acid esters were added to improve the toughness of the obtained compounds. Reactive extrusion (REX) techniques were employed to enhance interactions between PLA, Posidonia oceanica fibers, and cinnamic acid-derived plasticizers. The reactive extrusion process was carried out in the presence of dicumyl peroxide (DCP) as an initiator, resulting in a significant improvement in ductile mechanical properties, thermal stability, plasticization, and interaction between the components of the compounds. This research paves the way for a variety of environmentally high-performance compounds with improved toughness through reactive extrusion processes. Theis research also aims to explore the possibilities of cinnamic acid esters in the plasticization of one of the polymers representing the largest industrial volume of plasticizer consumption, the polyvinyl chloride. The aim is to validate the utility of a new family of environmentally friendly cinnamate-type plasticizers as alternatives to phthalates. The improvement in mechanical properties, especially in ductile properties, was of significant magnitude. Additionally, the obtained films showed high levels of transparency and minimal absorption of visible and ultraviolet light. / Barandiaran Torres, A. (2024). Procesado y caracterización de plásticos industriales de polímeros con plastificantes derivados de ésteres del ácido cinámico [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/208434