Credito:Jun Pan et al, Frontiere della scienza e dell'ingegneria chimica (2022)
Come molti chimici sanno, il processo di distillazione a membrana (MD) ha guadagnato crescente popolarità e attenzione per il trattamento salino, soprattutto a causa della sua elevatissima reiezione del sale (il valore teorico fino al 100%). In MD, la membrana idrofobica funge da nucleo e parte significativa della realizzazione della separazione a due fasi. Tuttavia, il fenomeno di bagnatura della membrana esistente limita sempre il funzionamento stabile a lungo termine e l'efficienza di separazione.
Zhaoliang Cui, professore del College of Chemical Engineering della Nanjing Tech University, e colleghi hanno trovato una soluzione promettente per risolvere questo problema preparando una membrana copolimerica idrofobica (PVDF-HFP) per migliorare la superficie idrofobicità. Il loro studio è stato pubblicato online in Frontiers of Chemical Science and Engineering il 28 marzo 2022.
In questo studio, un materiale polimerico fluorurato idrofobo, PVDF-HFP, è stato scelto come materiale della membrana per preparare la membrana porosa per l'applicazione di distillazione a membrana. Il metodo di separazione di fase indotta termicamente (TIPS) è stato impiegato per preparare la membrana, che è un metodo di fabbricazione comune. Al fine di ridurre i danni causati dalla volatilizzazione del solvente usato ad alta temperatura durante il processo TIPS, è stato utilizzato il diluente acetil tributil citrato (ATBC) ecologico e rispettoso dell'ambiente.
Secondo il diagramma di fase del sistema PVDF-HFP/ATBC, c'era un'ampia regione di fase liquido-liquido nell'intervallo di concentrazioni di polimero preparato (25-40% in peso), indicando che si verifica una separazione di fase liquido-liquido. Di conseguenza, è possibile ottenere una struttura finale bi-continua. La connettività dei pori, la permeabilità e le proprietà meccaniche di tale struttura andranno a beneficio del trasferimento di massa durante il processo di separazione. L'angolo di contatto superficiale, la porosità, la resistenza alla trazione e l'allungamento alle rotture delle membrane preparate in questo studio erano fino a 123,87 o , rispettivamente 60,43%, 5,89 MPa e 396,85%.
Quindi le membrane PVDF-HFP preparate sono state applicate nel processo di distillazione della membrana trattando una soluzione salina di NaCl al 3,5% in peso. In primo luogo, le prestazioni di desalinizzazione della base sono state testate a diverse temperature di alimentazione, il che ha dimostrato che il flusso di permeato è rimasto proporzionale alla temperatura di alimentazione. Ciò è coerente con la conoscenza comune. Inoltre, per un periodo di prova più lungo, la membrana preparata ha avuto un flusso di distillazione della membrana stabile e non è stata bagnata (la conduttività permeata era sempre di circa 2–3 mS·cm −1 ). Sono tutti risultati entusiasmanti e soddisfacenti.
Cui e il suo team continueranno il loro studio sulla preparazione di membrane idrofobiche o super-idrofobiche per applicazioni di distillazione a membrana. Sperano di preparare abbastanza membrane idrofobiche funzionali per raggiungere l'obiettivo finale di zero scarichi liquidi di soluzione salina sprecata per poter riciclare le materie prime industriali e le risorse idriche. + Esplora ulteriormente
