Schema della membrana a doppia carica fabbricata tramite ingegneria di superficie chimica catecola-ammina. Credito:CAO Yang
Un gruppo di ricerca guidato dal Prof. Wan Yinhua dell'Institute of Process Engineering (IPE) dell'Accademia cinese delle scienze ha sviluppato un robusto, membrana di nanofiltrazione sciolta (NF) a doppia carica per una separazione altamente efficiente di colorante/sale. Lo studio è stato pubblicato su Journal of Membrane Science il 21 marzo.
NF è un metodo efficace per il trattamento delle acque reflue tessili. Però, la maggior parte delle membrane NF disponibili in commercio presenta una bassa selettività nella separazione colorante/sale a causa della loro carica negativa, strato di separazione denso.
I ricercatori hanno preparato una membrana NF con uno strato di separazione sciolto e con doppia carica basata su una semplice strategia di ingegneria della superficie chimica delle catecol-ammine.
Nella strategia, la polietilenimina (PEI) è stata rivestita su un substrato di poliacrilonitrile idrolizzato per costruire uno strato intermedio caricato positivamente, seguita dalla co-deposizione di acido tannico (TA) e acido poli-γ-glutammico (γ-PGA) per progettare uno strato superiore caricato negativamente.
La struttura sciolta dello strato di separazione è stata attribuita alla reazione competitiva indotta dai polifenoli, che significa le interazioni covalenti, legame idrogeno e adsorbimento elettrostatico tra TA, γ-PGA e PEI hanno ostacolato l'autopolimerizzazione rapida e non uniforme di TA.
La pre-reazione tra TA e γ-PGA potrebbe ulteriormente indebolire quelle reazioni competitive, sintonizzando la dimensione dei pori e la proprietà di carica, e quindi migliorando le prestazioni di separazione.
A causa della sinergia tra l'esclusione dimensionale e l'interazione elettrostatica dello strato di separazione sciolto a doppia carica, la membrana preparata ha mostrato un'eccezionale permeabilità all'acqua (36,9 Lm-2h-1bar-1) con scarsi scarti salini (11,1% per Na 2 COSÌ 4 ) e un'elevata reiezione ai coloranti caricati sia positivamente che negativamente.
Inoltre, questa membrana a doppia carica ha anche mostrato un'eccellente resistenza agli acidi, nonché prestazioni antivegetative soddisfacenti e stabilità a lungo termine.
"Questo lavoro fornisce una nuova dimensione verso l'approccio ecologico per la preparazione di membrane di separazione altamente selettive, e questa strategia di rivestimento versatile può essere impiegata per fabbricare/modificare le membrane con proprietà controllabili per varie applicazioni di separazione, " ha affermato il Prof. Luo Jianquan dell'IPE.
