La tecnología de ósmosis inversa (RO) ha atraído mucha atención debido a su amplia aplicabilidad para la desalinización de agua salobre y de mar. Las membranas de ósmosis inversa de poliamida (PA) de compuesto de película delgada (TFC), que constan de una capa de separación densa y una capa de soporte porosa, han sido los productos líderes en este campo. Sin embargo, la baja permeabilidad de las membranas de PA RO y el ensuciamiento de las membranas de ósmosis inversa de TFC limitan el uso generalizado de las membranas de PA RO TFC. googletag.cmd.push(function() { googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2′); });
La síntesis de membranas nanocompuestas ha demostrado ser un método excelente para combinar las ventajas de los nanomateriales poliméricos e inorgánicos. Las características naturales de las membranas de ósmosis inversa se pueden mejorar ajustando la composición y la estructura. Por ejemplo, se dispersó hidrotalcita (HT) en una solución acuosa y se incluyó en la matriz de PA en la etapa de polimerización interfacial para crear canales de transporte de agua.
Las membranas resultantes exhiben una alta selectividad de permeabilidad y un mayor flujo de agua sin sacrificar la repelencia a la sal. Además, se ha demostrado que la modificación de la membrana, incluida la incorporación de nanopartículas, el recubrimiento de la superficie y el injerto, es un enfoque eficaz para prevenir la bioincrustación. Entre ellos, injertar agentes antiincrustantes en nanopartículas incrustadas en la matriz de PA es una estrategia excelente para impartir propiedades antiincrustantes a las membranas de ósmosis inversa sin dañar la matriz de PA.
Las nanopartículas HT son ricas en grupos hidroxilo, que pueden reaccionar con los grupos siloxi de los agentes de acoplamiento de silano para lograr un injerto antiincrustante. Por lo tanto, se puede obtener una nueva membrana de ósmosis inversa TFC con alta selectividad y propiedades antiincrustantes utilizando nanopartículas HT como dopantes en la capa de PA e injertando agentes de acoplamiento de silano que contienen grupos funcionales antiincrustantes en la superficie de la membrana.
El Prof. Wang Jian del Instituto de Desalinización y Utilización Integrada del Agua de Mar, el Prof. Ma Zhong de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Shandong, el Dr. Tian Xinxia de la Academia de Ciencias de China, inspirados en las características de las nanopartículas HT y los agentes de acoplamiento de silano que contienen cuaternarios. sales de amonio. y miembros de su equipo juntos. Se han realizado esfuerzos para desarrollar un nuevo tipo de membrana de ósmosis inversa con un alto rendimiento estable a largo plazo mejorando simultáneamente la selectividad de permeabilidad y el antiincrustante originales.
Su trabajo mejoró significativamente el rendimiento de las membranas de ósmosis inversa TFC PA y proporcionó valioso asesoramiento técnico para el futuro de la desalinización de agua de mar. El estudio fue publicado en la revista Frontiers of Environmental Science & Engineering.
En este estudio, se incorporaron nanopartículas de Mg-Al-CO3 HT en una capa de PA mediante dispersión en una solución orgánica durante la polimerización interfacial. La inclusión de HT desempeña un doble papel: mejora el flujo de agua y sirve como lugar de injerto. La inclusión de HT aumentó el flujo de agua sin sacrificar el rechazo de sal, compensando las pérdidas provocadas por la posterior reacción del injerto. La superficie expuesta del HT sirve como lugar de injerto para el agente antiincrustante cloruro de dimetiloctadecil[3-(trimetoxisilil)propil]amonio (DMOT-PAC).
La combinación de la incorporación de HT y el injerto de DMOTPAC dota a las membranas de ósmosis inversa de una alta selectividad de permeabilidad y propiedades antiincrustantes. El caudal de agua de PA-NT-0.06 fue de 49,8 l/m2·h, un 16,4% superior al de la membrana original. El grado de rechazo de la sal PA-HT-0,06 fue del 99,1%, comparable al de la membrana original. Con respecto a la contaminación por lisozima cargada negativamente, la recuperación del flujo acuoso de la membrana modificada fue mayor que la de la membrana original (por ejemplo, 86,8% para PA-HT-0,06 frente a 78,2% para PA-original). El grado de actividad bactericida de PA-HT-0,06 contra Escherichia coli y Bacillus subtilis fue del 97,3% y 98,7%, respectivamente.
Este estudio es el primero en informar la formación de enlaces covalentes entre nanopartículas DMOTPAC y HT incrustadas en matrices de PA para producir membranas de ósmosis inversa con alta selectividad de permeabilidad y propiedades antiincrustantes. La incorporación de nanopartículas integradas y el injerto de grupos funcionales permiten el desarrollo de membranas de ósmosis inversa con alta selectividad de permeabilidad y propiedades antiincrustantes.
Más información: Xinxia Tian et al., Preparación de una membrana de ósmosis inversa con alta selectividad y propiedades antiincrustantes para la desalinización de agua de mar, Frontiers in Environmental Science and Engineering (2021). DOI: 10.1007/s11783-021-1497-0
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Hora de publicación: 04-ene-2023