Omgekeerde osmose (RO) technologie heeft veel aandacht gekregen vanwege de brede toepasbaarheid ervan voor de ontzilting van brak en zeewater. Dunnefilmcomposiet (TFC) polyamide (PA) omgekeerde osmosemembranen, bestaande uit een dichte scheidingslaag en een poreuze ondersteuningslaag, zijn de meest gebruikte producten op dit gebied. De lage permeabiliteit van PA RO-membranen en de vervuiling van TFC omgekeerde osmosemembranen beperken echter het wijdverbreide gebruik van PA RO TFC-membranen.
De synthese van nanocomposietmembranen is een uitstekende methode gebleken om de voordelen van polymere en anorganische nanomaterialen te combineren. De natuurlijke eigenschappen van omgekeerde osmosemembranen kunnen worden verbeterd door de samenstelling en structuur nauwkeurig af te stemmen. Zo werd bijvoorbeeld hydrotalciet (HT) gedispergeerd in een waterige oplossing en opgenomen in de PA-matrix tijdens de grensvlakpolymerisatie om watertransportkanalen te creëren.
De resulterende membranen vertonen een hoge permeabiliteitsselectiviteit en een verhoogde waterdoorstroming zonder dat de zoutafstotendheid afneemt. Bovendien is aangetoond dat membraanmodificatie, waaronder de incorporatie van nanodeeltjes, oppervlaktecoating en enting, een effectieve aanpak is om biofouling te voorkomen. Het enten van anti-foulingmiddelen op nanodeeltjes ingebed in de PA-matrix is een uitstekende strategie om anti-foulingeigenschappen te verlenen aan omgekeerde osmosemembranen zonder de PA-matrix te beschadigen.
De HT-nanodeeltjes zijn rijk aan hydroxylgroepen, die kunnen reageren met de siloxygroepen van silaan-koppelingsmiddelen om een aangroeiwerende enting te bewerkstelligen. Daarom kan een nieuw TFC-omgekeerde osmosemembraan met hoge selectiviteit en aangroeiwerende eigenschappen worden verkregen door HT-nanodeeltjes als toevoegingen in de PA-laag te gebruiken en aangroeiwerende, functionele groepen bevattende silaan-koppelingsmiddelen op het membraanoppervlak te enten.
Prof. Wang Jian van het Instituut voor Ontzilting en Geïntegreerd Zeewatergebruik, prof. Ma Zhong van de Shandong Universiteit voor Wetenschap en Technologie en dr. Tian Xinxia van de Chinese Academie van Wetenschappen, geïnspireerd door de eigenschappen van HT-nanodeeltjes en silaan-koppelingsmiddelen die quaternaire ammoniumzouten bevatten, hebben samen met leden van hun team gewerkt aan de ontwikkeling van een nieuw type omgekeerde osmosemembraan met langdurig stabiele hoge prestaties door tegelijkertijd de oorspronkelijke permeabiliteit, selectiviteit en anti-aanslageigenschappen te verbeteren.
Hun werk verbeterde de prestaties van TFC PA-omgekeerde osmosemembranen aanzienlijk en leverde waardevol technisch advies op voor de toekomst van zeewaterontzilting. De studie werd gepubliceerd in het tijdschrift Frontiers of Environmental Science & Engineering.
In deze studie werden Mg-Al-CO3 HT-nanodeeltjes in een PA-laag geïntegreerd door dispersie in een organische oplossing tijdens grensvlakpolymerisatie. De toevoeging van HT speelt een dubbele rol: het verbetert de waterdoorstroming en dient als entingsplaats. De toevoeging van HT verhoogde de waterdoorstroming zonder de zoutafstoting te verminderen, waardoor de verliezen als gevolg van de daaropvolgende entingsreactie werden gecompenseerd. Het blootgestelde oppervlak van de HT dient als entingsplaats voor het aangroeiwerende middel dimethyloctadecyl[3-(trimethoxysilyl)propyl]ammoniumchloride (DMOT-PAC).
De combinatie van HT-incorporatie en DMOTPAC-grafting geeft omgekeerde osmosemembranen een hoge permeabiliteitsselectiviteit en anti-fouling eigenschappen. De waterstroom van PA-NT-0.06 bedroeg 49,8 l/m²·h, wat 16,4% hoger is dan die van het oorspronkelijke membraan. De mate van zoutafstoting van PA-HT-0.06 was 99,1%, wat vergelijkbaar is met die van het oorspronkelijke membraan. Met betrekking tot de verontreiniging met negatief geladen lysozym was het herstel van de waterflux van het gemodificeerde membraan hoger dan dat van het oorspronkelijke membraan (bijvoorbeeld 86,8% voor PA-HT-0.06 versus 78,2% voor PA-origineel). De bacteriedodende activiteit van PA-HT-0.06 tegen Escherichia coli en Bacillus subtilis was respectievelijk 97,3% en 98,7%.
Deze studie is de eerste die de vorming van covalente bindingen tussen DMOTPAC en HT-nanodeeltjes, ingebed in PA-matrices, beschrijft voor de productie van omgekeerde osmosemembranen met een hoge permeabiliteitsselectiviteit en anti-aanslageigenschappen. De integratie van nanodeeltjes en de enting van functionele groepen maken de ontwikkeling mogelijk van omgekeerde osmosemembranen met een hoge permeabiliteitsselectiviteit en anti-aanslageigenschappen.
Nadere informatie: Xinxia Tian et al., Bereiding van een omgekeerde osmosemembraan met hoge selectiviteit en aangroeiwerende eigenschappen voor zeewaterontzilting, Frontiers in Environmental Science and Engineering (2021). DOI: 10.1007/s11783-021-1497-0
Als u een typefout of onjuistheid tegenkomt, of als u een verzoek wilt indienen om de inhoud van deze pagina te wijzigen, kunt u dit formulier gebruiken. Voor algemene vragen kunt u ons contactformulier gebruiken. Voor algemene feedback kunt u het reactieveld hieronder gebruiken (graag suggesties).
Uw feedback is erg belangrijk voor ons. Vanwege het grote aantal berichten kunnen we echter geen individuele reacties garanderen.
Uw e-mailadres wordt alleen gebruikt om de ontvanger te laten weten wie de e-mail heeft verzonden. Noch uw adres, noch het adres van de ontvanger wordt voor andere doeleinden gebruikt. De door u ingevoerde informatie verschijnt in uw e-mail en wordt door Phys.org op geen enkele wijze opgeslagen.
Ontvang wekelijkse en/of dagelijkse updates in je inbox. Je kunt je op elk moment afmelden en we zullen je gegevens nooit met derden delen.
Deze website gebruikt cookies om de navigatie te vergemakkelijken, uw gebruik van onze diensten te analyseren, gegevens te verzamelen voor het personaliseren van advertenties en content van derden te leveren. Door onze website te gebruiken, erkent u dat u ons privacybeleid en onze gebruiksvoorwaarden hebt gelezen en begrepen.
Geplaatst op: 4 januari 2023