یک فناوری جدید برای بهبود گزینش‌پذیری بالا و ضد رسوب بودن غشاهای اسمز معکوس

فناوری اسمز معکوس (RO) به دلیل کاربرد گسترده آن برای نمک‌زدایی از آب‌های شور و دریا، توجه زیادی را به خود جلب کرده است. غشاهای اسمز معکوس پلی‌آمید (PA) کامپوزیت لایه نازک (TFC)، متشکل از یک لایه جداکننده متراکم و یک لایه نگهدارنده متخلخل، محصولات پیشرو در این زمینه بوده‌اند. با این حال، نفوذپذیری پایین غشاهای PA RO و گرفتگی غشاهای اسمز معکوس TFC، استفاده گسترده از غشاهای PA RO TFC را محدود می‌کند. googletag.cmd.push(function() { googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2′); });
سنتز غشاهای نانوکامپوزیتی به عنوان روشی عالی برای ترکیب مزایای نانومواد پلیمری و معدنی ثابت شده است. ویژگی‌های طبیعی غشاهای اسمز معکوس را می‌توان با تنظیم دقیق ترکیب و ساختار بهبود بخشید. به عنوان مثال، هیدروتالسیت (HT) در یک محلول آبی پراکنده شد و در مرحله پلیمریزاسیون بین سطحی برای ایجاد کانال‌های انتقال آب در ماتریس PA گنجانده شد.
غشاهای حاصل، گزینش‌پذیری نفوذپذیری بالایی را نشان می‌دهند و جریان آب را بدون کاهش دفع نمک افزایش می‌دهند. علاوه بر این، اصلاح غشا، از جمله افزودن نانوذرات، پوشش سطحی و پیوند، به عنوان یک رویکرد مؤثر برای جلوگیری از رسوب زیستی نشان داده شده است. در میان آنها، پیوند عوامل ضد رسوب بر روی نانوذرات تعبیه شده در ماتریس PA، یک استراتژی عالی برای انتقال خواص ضد رسوب به غشاهای اسمز معکوس بدون آسیب رساندن به ماتریس PA است.
نانوذرات HT غنی از گروه‌های هیدروکسیل هستند که می‌توانند با گروه‌های سیلوکسی عوامل جفت‌کننده سیلان واکنش دهند و پیوند ضد رسوب ایجاد کنند. بنابراین، می‌توان با استفاده از نانوذرات HT به عنوان دوپانت در لایه PA و پیوند عوامل جفت‌کننده سیلان حاوی گروه‌های عاملی ضد رسوب بر روی سطح غشا، یک غشای اسمز معکوس TFC جدید با گزینش‌پذیری بالا و خواص ضد رسوب به دست آورد.
پروفسور وانگ جیان از موسسه نمک‌زدایی و بهره‌برداری یکپارچه از آب دریا، پروفسور ما ژونگ از دانشگاه علوم و فناوری شاندونگ، دکتر تیان شینشیا از آکادمی علوم چین، با الهام از ویژگی‌های نانوذرات HT و عوامل اتصال سیلان حاوی نمک‌های آمونیوم چهارتایی، و اعضای تیمشان، تلاش‌هایی برای توسعه نوع جدیدی از غشای اسمز معکوس با عملکرد بالا و پایدار درازمدت با بهبود همزمان گزینش‌پذیری نفوذپذیری اولیه و ضد رسوب انجام شده است.
کار آنها به طور قابل توجهی عملکرد غشاهای اسمز معکوس TFC PA را بهبود بخشید و توصیه‌های فنی ارزشمندی برای آینده نمک‌زدایی از آب دریا ارائه داد. این مطالعه در مجله Frontiers of Environmental Science & Engineering منتشر شد.
در این مطالعه، نانوذرات HT Mg-Al-CO3 با پراکندگی در یک محلول آلی در طول پلیمریزاسیون بین سطحی، در یک لایه PA گنجانده شدند. HT نقش دوگانه‌ای ایفا می‌کند، جریان آب را افزایش می‌دهد و به عنوان یک محل پیوند عمل می‌کند. HT جریان آب را بدون کاهش دفع نمک افزایش می‌دهد و ضررهای ناشی از واکنش پیوند بعدی را جبران می‌کند. سطح در معرض HT به عنوان یک محل پیوند برای عامل ضد رسوب دی متیل اکتادسیل[3-(تری متوکسی سیلیل) پروپیل] آمونیوم کلرید (DMOT-PAC) عمل می‌کند.
ترکیب HT و پیوند DMOTPAC به غشاهای اسمز معکوس، گزینش‌پذیری نفوذپذیری بالا و خواص ضد رسوب می‌دهد. جریان آب PA-NT-0.06، 49.8 لیتر بر متر مربع بر ساعت بود که 16.4٪ بیشتر از غشای اصلی است. میزان دفع نمک PA-HT-0.06، 99.1٪ بود که با غشای اصلی قابل مقایسه است. با توجه به آلودگی لیزوزیم با بار منفی، بازیابی شار آبی غشای اصلاح‌شده بیشتر از غشای اصلی بود (به عنوان مثال، 86.8٪ برای PA-HT-0.06 در مقابل 78.2٪ برای PA-original). میزان فعالیت باکتری‌کشی PA-HT-0.06 در برابر اشریشیا کلی و باسیلوس سوبتیلیس به ترتیب 97.3٪ و 98.7٪ بود.
این مطالعه اولین مطالعه‌ای است که تشکیل پیوندهای کووالانسی بین نانوذرات DMOTPAC و HT جاسازی‌شده در ماتریس‌های PA را برای تولید غشاهای اسمز معکوس با گزینش‌پذیری نفوذپذیری بالا و خواص ضد رسوب گزارش می‌کند. ترکیب نانوذرات یکپارچه و پیوند گروه‌های عاملی، توسعه غشاهای اسمز معکوس با گزینش‌پذیری نفوذپذیری بالا و خواص ضد رسوب را امکان‌پذیر می‌سازد.
اطلاعات بیشتر: شینشیا تیان و همکاران، تهیه غشای اسمز معکوس با گزینش‌پذیری بالا و خواص ضد رسوب برای نمک‌زدایی آب دریا، مرزهای علوم و مهندسی محیط زیست (2021). DOI: 10.1007/s11783-021-1497-0
اگر با غلط املایی، بی‌دقتی مواجه شدید یا می‌خواهید درخواستی برای ویرایش محتوای این صفحه ارسال کنید، لطفاً از این فرم استفاده کنید. برای سوالات عمومی، لطفاً از فرم تماس ما استفاده کنید. برای بازخورد عمومی، لطفاً از بخش نظرات عمومی در زیر استفاده کنید (لطفاً توصیه‌ها را ارائه دهید).
بازخورد شما برای ما بسیار مهم است. با این حال، به دلیل حجم پیام‌ها، نمی‌توانیم پاسخ‌های فردی را تضمین کنیم.
آدرس ایمیل شما فقط برای اطلاع گیرندگان از فرستنده ایمیل استفاده می‌شود. نه آدرس شما و نه آدرس گیرنده برای هیچ هدف دیگری استفاده نخواهد شد. اطلاعاتی که وارد کرده‌اید در ایمیل شما نمایش داده می‌شود و به هیچ وجه توسط Phys.org ذخیره نخواهد شد.
به‌روزرسانی‌های هفتگی و/یا روزانه را در صندوق ورودی خود دریافت کنید. می‌توانید در هر زمان اشتراک خود را لغو کنید و ما هرگز داده‌های شما را با اشخاص ثالث به اشتراک نمی‌گذاریم.
این وب‌سایت از کوکی‌ها برای تسهیل پیمایش، تجزیه و تحلیل استفاده شما از خدمات ما، جمع‌آوری داده‌ها برای شخصی‌سازی تبلیغات و ارائه محتوا از اشخاص ثالث استفاده می‌کند. با استفاده از وب‌سایت ما، شما تأیید می‌کنید که سیاست حفظ حریم خصوصی و شرایط استفاده ما را خوانده و متوجه شده‌اید.