Технология обратного осмоса (РО) привлекла большое внимание благодаря своей широкой применимости для опреснения солоноватой и морской воды. Тонкопленочные композитные (ТПК) полиамидные (ПА) мембраны обратного осмоса, состоящие из плотного разделительного слоя и пористого опорного слоя, являются ведущими продуктами в этой области. Однако низкая проницаемость ПА-мембран обратного осмоса и загрязнение ТПК-мембран обратного осмоса ограничивают широкое использование ПА-ПА-ПА-ТПК мембран обратного осмоса.
Синтез нанокомпозитных мембран оказался превосходным методом, позволяющим объединить преимущества полимерных и неорганических наноматериалов. Естественные характеристики мембран обратного осмоса можно улучшить путем точной настройки состава и структуры. Например, гидротальцит (ГТ) диспергировали в водном растворе и включали в матрицу полиамида (ПА) на стадии межфазной полимеризации для создания каналов переноса воды.
Полученные мембраны демонстрируют высокую селективность проницаемости и увеличенный поток воды без ущерба для солевых отталкивающих свойств. Кроме того, модификация мембран, включая включение наночастиц, поверхностное покрытие и прививку, показала свою эффективность в предотвращении биообрастания. Среди них прививка противообрастающих агентов на наночастицы, внедренные в матрицу полиамида, является отличной стратегией для придания противообрастающих свойств мембранам обратного осмоса без повреждения матрицы полиамида.
Наночастицы HT богаты гидроксильными группами, которые могут реагировать с силоксигруппами силановых связующих агентов, обеспечивая противообрастающее прививание. Таким образом, с помощью наночастиц HT в качестве легирующих добавок в слое PA и прививки на поверхность мембраны силановых связующих агентов, содержащих противообрастающие функциональные группы, можно получить новую мембрану обратного осмоса TFC с высокой селективностью и противообрастающими свойствами.
Профессор Ван Цзянь из Института опреснения и комплексного использования морской воды, профессор Ма Чжун из Шаньдунского университета науки и технологий, доктор Тянь Синься из Китайской академии наук, вдохновленные характеристиками наночастиц HT и силановыми связующими агентами, содержащими четвертичные аммониевые соли, и члены их команды совместно предприняли усилия по разработке нового типа мембраны обратного осмоса с долговременной стабильной высокой производительностью за счет одновременного улучшения исходной селективности проницаемости и защиты от загрязнения.
Их работа значительно улучшила характеристики обратноосмотических мембран TFC PA и предоставила ценные технические рекомендации для будущего опреснения морской воды. Исследование было опубликовано в журнале Frontiers of Environmental Science & Engineering.
В данном исследовании наночастицы Mg-Al-CO3 HT были внедрены в слой полиамида путем диспергирования в органическом растворе в процессе межфазной полимеризации. Включение HT играет двойную роль, усиливая поток воды и выступая в качестве места прививки. Включение HT увеличило поток воды без ущерба для отвода солей, компенсируя потери, вызванные последующей реакцией прививки. Открытая поверхность HT служит местом прививки для противообрастающего агента диметилоктадецил[3-(триметоксисилил)пропил]аммонийхлорида (DMOT-PAC).
Сочетание включения HT и прививки DMOTPAC наделяет мембраны обратного осмоса высокой селективностью проницаемости и противообрастающими свойствами. Расход воды через PA-NT-0.06 составил 49,8 л/м2·ч, что на 16,4% выше, чем у исходной мембраны. Степень отторжения соли PA-HT-0.06 составила 99,1%, что сопоставимо с показателем исходной мембраны. Что касается загрязнения отрицательно заряженным лизоцимом, то восстановление водного потока через модифицированную мембрану было выше, чем через исходную мембрану (например, 86,8% для PA-HT-0.06 против 78,2% для PA-оригинальной). Степень бактерицидной активности PA-HT-0.06 против Escherichia coli и Bacillus subtilis составила 97,3% и 98,7% соответственно.
В данном исследовании впервые сообщается об образовании ковалентных связей между наночастицами DMOTPAC и HT, внедренными в матрицы PA, для получения мембран обратного осмоса с высокой селективностью проницаемости и противообрастающими свойствами. Включение интегрированных наночастиц и прививка функциональных групп позволяют разрабатывать мембраны обратного осмоса с высокой селективностью проницаемости и противообрастающими свойствами.
Дополнительная информация: Синься Тянь и др., Получение мембраны обратного осмоса с высокой селективностью и антизагрязняющими свойствами для опреснения морской воды, Frontiers in Environmental Science and Engineering (2021). DOI: 10.1007/s11783-021-1497-0
Если вы обнаружили опечатку, неточность или хотите внести изменения в содержимое этой страницы, пожалуйста, воспользуйтесь этой формой. Для общих вопросов используйте нашу контактную форму. Для обратной связи используйте раздел комментариев ниже (пожалуйста, оставляйте свои предложения).
Ваши отзывы очень важны для нас. Однако из-за большого количества сообщений мы не можем гарантировать индивидуальный ответ.
Ваш адрес электронной почты используется только для того, чтобы получатели знали, кто отправил письмо. Ни ваш адрес, ни адрес получателя не будут использоваться для каких-либо других целей. Введенная вами информация будет отображаться в вашем электронном письме и не будет храниться Phys.org ни в какой форме.
Получайте еженедельные и/или ежедневные обновления на свою электронную почту. Вы можете отписаться в любое время, и мы никогда не будем передавать ваши данные третьим лицам.
Этот веб-сайт использует файлы cookie для упрощения навигации, анализа использования вами наших услуг, сбора данных для персонализации рекламы и предоставления контента от третьих лиц. Используя наш веб-сайт, вы подтверждаете, что прочитали и поняли нашу Политику конфиденциальности и Условия использования.
Дата публикации: 04.01.2023