Diagramma schematico di N-TiO 2 e TiO 2 preparazione della membrana rivestita e meccanismo di fotocatalisi attivata dalla luce visibile per la mitigazione del fouling. Attestazione:ZHANG Huiru
I ricercatori dell'Istituto di ingegneria dei processi (IPE) dell'Accademia cinese delle scienze e dell'Argonne National Laboratory negli Stati Uniti hanno recentemente impiegato la deposizione di strati atomici (ALD) per fabbricare membrane attivate dalla luce visibile che utilizzano in modo efficiente l'energia solare.
Lo studio è stato pubblicato su Materiali funzionali avanzati il 30 giugno.
Questa ricerca è importante perché le membrane sono tra i mezzi più promettenti per fornire maggiori scorte di acqua adatta allo scopo. Però, il fouling della membrana rimane un problema critico che limita la loro applicazione diffusa.
La membrana modificata in questo studio mostra eccezionali prestazioni di antivegetativa e autopulente in situ sotto l'irradiazione della luce visibile.
L'accoppiamento della fotocatalisi con la separazione della membrana è stato precedentemente proposto come un modo potenzialmente efficace per ridurre l'intasamento della membrana. Però, i materiali utilizzati nella fotocatalisi limitano l'uso di fonti a basso costo come la luce solare a causa dei loro grandi gap di banda.
Risolvere questo problema, i ricercatori hanno fabbricato un film fotocatalitico attivato dalla luce visibile drogando azoto nel reticolo di TiO 2 depositato su membrane ceramiche commerciali utilizzando ALD.
L'N-TiO 2 rivestimento di membrane dotate di capacità di autopulizia efficace in situ e stabilità migliorata sotto irraggiamento solare a causa delle reazioni redox tra foulants organici e specie reattive dell'ossigeno (ROS) generate, nonché l'aumento dell'idrofilia superficiale.
La sinergia tra separazione della membrana e reazioni redox che coinvolgono inquinanti organici e ROS prodotti dallo strato attivato dalla luce visibile suggerisce una possibilità per un funzionamento stabile e sostenibile della membrana sotto irraggiamento solare in situ.
I ricercatori hanno anche evidenziato l'importanza della tecnologia ALD nella fabbricazione delle membrane.
Il prof. Luo Jianquan dell'IPE ha affermato che lo studio "apre una porta" all'applicazione della tecnologia ALD alla modifica della superficie della membrana per il controllo delle incrostazioni.
Seth B. Tesoro, un coautore di Argonne, ha osservato che l'attuale ricerca è "tra le prime dimostrazioni di successo dell'autopulizia in tempo reale di una membrana durante il funzionamento". Ha anche affermato che l'ALD è un potente strumento per migliorare le prestazioni delle separazioni delle membrane oltre alla mitigazione delle incrostazioni.
I film fotocatalitici drogati con N e l'ALD offrono la promessa per l'utilizzo dell'energia solare per controllare efficacemente l'incrostazione della membrana e per stabilire un sistema di separazione della membrana sostenibile.
