Technologia odwróconej osmozy (RO) cieszy się dużym zainteresowaniem ze względu na jej szerokie zastosowanie w odsalaniu wody słonawej i morskiej. Wiodącymi produktami w tej dziedzinie są membrany odwróconej osmozy z cienkowarstwowego kompozytu poliamidowego (PA) (TFC), składające się z gęstej warstwy separacyjnej i porowatej warstwy nośnej. Jednak niska przepuszczalność membran PA RO i zanieczyszczanie membran TFC ograniczają powszechne stosowanie membran PA RO TFC. googletag.cmd.push(function() { googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2′); });
Synteza membran nanokompozytowych okazała się doskonałą metodą łączenia zalet nanomateriałów polimerowych i nieorganicznych. Naturalne właściwości membran do odwróconej osmozy można poprawić poprzez precyzyjne dopracowanie składu i struktury. Na przykład, hydrotalkit (HT) został rozproszony w roztworze wodnym i włączony do matrycy PA na etapie polimeryzacji międzyfazowej, aby utworzyć kanały transportu wody.
Powstałe membrany charakteryzują się wysoką selektywnością przepuszczalności i zwiększonym przepływem wody bez utraty właściwości odpychania soli. Ponadto, modyfikacja membran, obejmująca inkorporację nanocząstek, powlekanie powierzchni i szczepienie, okazała się skutecznym sposobem zapobiegania biofoulingowi. Wśród nich, szczepienie środków przeciwporostowych na nanocząstkach osadzonych w matrycy PA jest doskonałą strategią nadawania membranom do odwróconej osmozy właściwości przeciwporostowych bez uszkadzania matrycy PA.
Nanocząstki HT są bogate w grupy hydroksylowe, które mogą reagować z grupami siloksylowymi silanowych środków sprzęgających, zapewniając szczepienie przeciwporostowe. W związku z tym, dzięki zastosowaniu nanocząstek HT jako domieszek w warstwie PA i wszczepieniu silanowych środków sprzęgających zawierających grupy funkcyjne przeciwporostowe na powierzchnię membrany, można uzyskać nową membranę TFC do odwróconej osmozy o wysokiej selektywności i właściwościach przeciwporostowych.
Prof. Wang Jian z Instytutu Odsalania i Zintegrowanego Wykorzystania Wody Morskiej, prof. Ma Zhong z Uniwersytetu Nauki i Technologii w Shandong, dr Tian Xinxia z Chińskiej Akademii Nauk, zainspirowani właściwościami nanocząstek HT i silanowych środków sprzęgających zawierających czwartorzędowe sole amoniowe, oraz członkowie ich zespołu, wspólnie podjęli wysiłki w celu opracowania nowego typu membrany do odwróconej osmozy, charakteryzującej się długotrwałą, stabilną i wysoką wydajnością, a jednocześnie poprawiającej pierwotną selektywność przepuszczalności i właściwości przeciwporostowe.
Ich praca znacząco poprawiła wydajność membran odwróconej osmozy TFC PA i dostarczyła cennych wskazówek technicznych dla przyszłości odsalania wody morskiej. Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie Frontiers of Environmental Science & Engineering.
W niniejszym badaniu nanocząstki Mg-Al-CO3 HT zostały włączone do warstwy PA poprzez dyspersję w roztworze organicznym podczas polimeryzacji międzyfazowej. Wprowadzenie HT pełni podwójną rolę, zwiększając przepływ wody i pełniąc funkcję miejsca szczepienia. Wprowadzenie HT zwiększyło przepływ wody bez utraty odrzutu soli, kompensując straty spowodowane późniejszą reakcją szczepienia. Odsłonięta powierzchnia HT służy jako miejsce szczepienia dla środka przeciwporostowego, chlorku dimetylooktadecylo[3-(trimetoksysilylo)propylo]amoniowego (DMOT-PAC).
Połączenie inkorporacji HT i szczepienia DMOTPAC zapewnia membranom do odwróconej osmozy wysoką selektywność przepuszczalności i właściwości przeciwporostowe. Przepływ wody PA-NT-0.06 wyniósł 49,8 l/m²·h, czyli o 16,4% więcej niż w przypadku oryginalnej membrany. Stopień odrzucenia soli PA-HT-0.06 wyniósł 99,1%, co jest porównywalne z wartością oryginalnej membrany. W odniesieniu do zanieczyszczenia lizozymem o ładunku ujemnym, odzysk strumienia wody zmodyfikowanej membrany był wyższy niż w przypadku oryginalnej membrany (np. 86,8% dla PA-HT-0.06 w porównaniu z 78,2% dla oryginalnej membrany PA). Stopień aktywności bakteriobójczej PA-HT-0.06 wobec Escherichia coli i Bacillus subtilis wyniósł odpowiednio 97,3% i 98,7%.
Niniejsze badanie jest pierwszym, w którym opisano tworzenie wiązań kowalencyjnych między DMOTPAC i nanocząstkami HT osadzonymi w matrycach PA, co pozwoliło na wytworzenie membran do odwróconej osmozy o wysokiej selektywności przepuszczalności i właściwościach przeciwporostowych. Zastosowanie zintegrowanych nanocząstek i szczepienie grup funkcyjnych umożliwia opracowanie membran do odwróconej osmozy o wysokiej selektywności przepuszczalności i właściwościach przeciwporostowych.
Więcej informacji: Xinxia Tian i in., Przygotowanie membrany do odwróconej osmozy o wysokiej selektywności i właściwościach przeciwporostowych do odsalania wody morskiej, Frontiers in Environmental Science and Engineering (2021). DOI: 10.1007/s11783-021-1497-0
Jeśli natkniesz się na literówkę, nieścisłość lub chcesz zgłosić prośbę o edycję treści tej strony, skorzystaj z tego formularza. W przypadku pytań ogólnych prosimy o skorzystanie z naszego formularza kontaktowego. Aby przesłać opinię, skorzystaj z poniższej sekcji komentarzy publicznych (prosimy o rekomendacje).
Twoja opinia jest dla nas bardzo ważna. Jednak ze względu na dużą liczbę wiadomości nie możemy zagwarantować indywidualnych odpowiedzi.
Twój adres e-mail służy wyłącznie do poinformowania odbiorców o nadawcy wiadomości. Ani Twój adres, ani adres odbiorcy nie będą wykorzystywane do żadnych innych celów. Podane przez Ciebie informacje pojawią się w Twojej wiadomości e-mail i nie będą przechowywane przez Phys.org w żadnej formie.
Otrzymuj cotygodniowe i/lub codzienne aktualizacje w swojej skrzynce odbiorczej. Możesz zrezygnować z subskrypcji w dowolnym momencie, a my nigdy nie udostępnimy Twoich danych osobom trzecim.
Ta strona internetowa używa plików cookie, aby ułatwić nawigację, analizować sposób korzystania z naszych usług, zbierać dane w celu personalizacji reklam i dostarczać treści pochodzące od stron trzecich. Korzystając z naszej strony internetowej, potwierdzasz, że zapoznałeś się z naszą Polityką Prywatności i Warunkami Korzystania i je rozumiesz.
Czas publikacji: 04-01-2023