Credito:Xinxia Tian et al.
L'osmosi inversa (RO) ha attirato ampia attenzione per la sua ampia applicabilità nell'acqua salmastra e nella desalinizzazione dell'acqua di mare. Le membrane RO a film sottile composito (TFC) in poliammide (PA) costituite da uno strato separatore denso e uno strato di supporto poroso sono state i prodotti principali di questo campo. Tuttavia, la permeabilità-selettività relativamente bassa della membrana PA RO e il fouling della membrana della membrana TFC RO limitano l'applicabilità diffusa delle membrane TFC PA RO.
La sintesi di membrane nanocomposite si è dimostrata un'eccellente tecnologia per combinare i vantaggi dei polimeri e dei nanomateriali inorganici. Le prestazioni native della membrana RO potrebbero essere migliorate mettendo a punto la composizione e la struttura. Ad esempio, l'idrotalcite (HT) è stata dispersa in una soluzione acquosa e incorporata nella matrice PA nella fase di polimerizzazione interfacciale per costruire canali di trasporto per l'acqua.
La membrana ottenuta ha mostrato un'elevata selettività permanente con un aumento del flusso d'acqua senza sacrificare il rigetto del sale. Inoltre, la modifica della membrana (inclusa l'incorporazione di nanoparticelle, il rivestimento superficiale e l'innesto) si è rivelata un approccio efficiente per prevenire il biofouling. Tra questi, l'innesto di agenti anti-biofouling su nanoparticelle incorporate nella matrice PA potrebbe essere un'eccellente strategia per dotare le membrane RO di proprietà anti-biofouling senza danneggiare la matrice PA.
Le nanoparticelle HT contengono abbondanti idrossili, che possono reagire con silossi di agenti di accoppiamento silano, consentendo l'innesto di anti-biofouling. Di conseguenza, è possibile ottenere nuove membrane TFC RO con elevata selettività permanente e proprietà anti-biofouling impiegando nanoparticelle HT come droganti negli strati PA e innestando agenti di accoppiamento silano contenenti gruppi funzionali anti-biofouling sulla superficie della membrana.
Ispirato dalle proprietà delle nanoparticelle HT e degli agenti di accoppiamento silano contenenti ammonio quaternario, il prof. Jian Wang dell'Istituto di desalinizzazione e utilizzo multiuso dell'acqua di mare, il prof. Zhun Ma dell'Università di scienza e tecnologia di Shangdong, la dott.ssa Xinxia Tian del L'Institute of Seawater Desalination and Multipurpose Utilization ei membri del loro team hanno lavorato insieme e sviluppato nuove membrane RO con prestazioni elevate prolungate e stabili, migliorando contemporaneamente la selettività permanente originale e la proprietà anti-biofouling.
Il loro lavoro migliora notevolmente le prestazioni delle membrane TFC PA RO, che forniscono una preziosa guida tecnica per la dissalazione in futuro. Questo studio è pubblicato in Frontiers of Environmental Science &Engineering .
In questo studio, il Mg-Al-CO3 Le nanoparticelle HT sono state incorporate negli strati di PA durante la polimerizzazione interfacciale disperdendosi in soluzioni organiche. L'incorporazione di HT è stata eseguita con un duplice ruolo, migliorando il flusso d'acqua e fungendo da siti di innesto. L'incorporazione di HT ha aumentato il flusso d'acqua senza sacrificare il rigetto del sale, compensando la perdita causata dalla successiva reazione di innesto. La superficie esposta di HT ha agito come siti di innesto per l'agente anti-biofouling dimetilottadecil[3-(trimetossisilil)propil] ammonio cloruro (DMOT-PAC).
La combinazione dell'incorporazione di HT e dell'innesto DMOTPAC ha dotato le membrane RO di un'elevata selettività permanente e proprietà anti-biofouling. Il flusso d'acqua di PA-HT-0,06 era di 49,8 L/m 2 •h, che era del 16,4% superiore a quello della membrana incontaminata. Il rigetto del sale di PA-HT-0,06 era del 99,1%, che era paragonabile a quello della membrana incontaminata. Per quanto riguarda il fouling del lisozima caricato negativamente, il recupero del flusso d'acqua della membrana modificata era superiore a quello della membrana originaria (ad esempio, 86,8% di PA-HT-0,06 rispetto al 78,2% di PA-pristine). Il tasso di sterilizzazione di PA-HT-0,06 per E. coli e B. subtilis era del 97,3% e del 98,7%.
Questo studio è il primo a segnalare la formazione di legami covalenti tra DMOTPAC e nanoparticelle HT incorporate nella matrice PA per ottenere membrane RO con elevata selettività permanente e proprietà anti-biofouling. L'incorporazione di nanoparticelle di integrazione e l'innesto di gruppi funzionali promette lo sviluppo di membrane RO con elevata permselettività e proprietà anti-biofouling. + Esplora ulteriormente
