Study of polyelectrolytes complexes structure on water and salts transport properties

Polyelectrolytes complexes (PECs) are defined as materials formed by combining oppositely charged polyelectrolytes together via ionic interaction. PECs have some unique physical properties such as non-solubility in common organic solvents, high surface hydrophilicity, tunable surface charge, and stable structures. A new type of PEC based on chitosan (CS) and sulfonate poly(ethylene terephthalate) (SPET) were synthesized in two different media, buffer solution and salt solution acidified with acetic acid. Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), zeta potencial, X-ray diffraction, thermal gravity analysis and differential scanning calorimetry were used to characterize the chemical structure, particle charge, crystallinity and thermal stability. To assess how the internal structure of the PEC and the subsequent membrane formation can affect water and salts transport capacity of microporous polycarbonate membrane, PECs solutions were spread via casting in commercial membranes with pore size of 5 μm. These membranes were characterized by Scanning Electron Microscopy (SEM), Water Vapor Flux, Resistance to Ion Migration and Membrane Potential. FTIR results indicated the electrostatic interaction of polyelectrolyte to form the polyelectrolyte complex. From the results of zeta potential it was found that the surfaces of CS/SPET nanoparticles have positive charges of about 25 to 44 mV. TGA curves showed that the PECs were more stable than their polyelectrolytes. The deposition of the PEC on the membranes was confirmed by SEM images and the increase of water vapor flux of membranes indicated that the presence of the complex significantly alter the hydrophilic profile of the polycarbonate matrix. The microfiltration of Saccharomyces cerevisiae cells demonstrated that membranes modified with PECs retained more of these organisms than the commercial membrane without modification.Universidade Federal de Sao CarlosComplexos de polieletrólitos (PECs) são definidos como materiais formados pela combinação de polieletrólitos de cargas opostas via interação eletrostática. PECs possuem algumas propriedades únicas como não solubilidade em solventes comuns, alta hidrofilicidade, superfícies modificáveis e estruturas estáveis. Um novo tipo de PEC baseado em quitosana (QT) e poli(tereftalato de etileno) sulfonado (PET-S) foi sintetizado em dois meios diferentes, uma solução tampão ácida e uma solução salina acidificada. Espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), potencial zeta, difração de raios X, análise termogravimétrica e calorimetria diferencial exploratória foram usados para caracterizar a estrutura química, carga da partícula, cristalinidade e estabilidade térmica. Para avaliar como a estrutura interna do PEC e a subsequente formação de membrana pode afetar o transporte de água e sais em membranas de policarbonato microporosas, soluções de PEC foram espalhadas via casting em membranas comerciais com tamanho de poro de 5 μm. As membranas foram caracterizadas utilizando microscopia eletrônica de varredura, transporte de vapor de água, resistência a migração iônica e potencial de membrana. Resultados de FTIR comprovaram a interação eletrostática entre os polieletrólitos e consequentemente a formação dos PECs. O potencial zeta dos PECs apontou que eles apresentam superfícies positivas que variam de 25 a 44 mV. O TGA demonstrou que os PECs são termicamente mais estáveis do que seus polieletrólitos precursores. A deposição dos PECs sobre as membranas foi confirmada pelo MEV e o aumento do fluxo de vapor de água indicou que a presença dos PECs altera significativamente o caráter hidrofílico do policarbonato. A microfiltração de células Saccharomyces cerevisiae mostrou que as membranas modificadas com PECs reteram mais desses organismos do que a membrana comercial sem modificação