เทคโนโลยีใหม่เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการคัดกรองและการป้องกันการอุดตันของเยื่อกรองรีเวิร์สออสโมซิสให้ดียิ่งขึ้น

เทคโนโลยีรีเวิร์สออสโมซิส (RO) ได้รับความสนใจอย่างมากเนื่องจากสามารถนำไปประยุกต์ใช้ได้อย่างกว้างขวางในการแยกเกลือออกจากน้ำกร่อยและน้ำทะเล เมมเบรนรีเวิร์สออสโมซิสแบบฟิล์มบางคอมโพสิต (TFC) โพลีอะไมด์ (PA) ซึ่งประกอบด้วยชั้นแยกที่มีความหนาแน่นสูงและชั้นรองรับที่มีรูพรุน เป็นผลิตภัณฑ์ชั้นนำในด้านนี้ อย่างไรก็ตาม การซึมผ่านต่ำของเมมเบรน PA RO และการอุดตันของเมมเบรนรีเวิร์สออสโมซิสแบบ TFC เป็นข้อจำกัดในการใช้งานเมมเบรน PA RO TFC อย่างแพร่หลาย
การสังเคราะห์เมมเบรนนาโนคอมโพสิตได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเป็นวิธีการที่ยอดเยี่ยมในการรวมข้อดีของวัสดุนาโนพอลิเมอร์และอนินทรีย์เข้าด้วยกัน คุณสมบัติตามธรรมชาติของเมมเบรนรีเวิร์สออสโมซิสสามารถปรับปรุงได้โดยการปรับแต่งองค์ประกอบและโครงสร้างอย่างละเอียด ตัวอย่างเช่น ไฮโดรทัลไซต์ (HT) ถูกกระจายในสารละลายน้ำและรวมอยู่ในเมทริกซ์ PA ในขั้นตอนการพอลิเมอไรเซชันที่ส่วนต่อประสานเพื่อสร้างช่องทางการขนส่งน้ำ
เยื่อเมมเบรนที่ได้แสดงให้เห็นถึงความสามารถในการซึมผ่านสูง การเลือกผ่านได้ดี และการไหลของน้ำที่เพิ่มขึ้นโดยไม่ลดทอนคุณสมบัติการกันเกลือ นอกจากนี้ การปรับปรุงเยื่อเมมเบรน รวมถึงการผสมอนุภาคนาโน การเคลือบผิว และการเชื่อมต่อ ได้แสดงให้เห็นว่าเป็นแนวทางที่มีประสิทธิภาพในการป้องกันการเกาะติดของจุลินทรีย์ ในบรรดาวิธีเหล่านี้ การเชื่อมต่อสารป้องกันการเกาะติดเข้ากับอนุภาคนาโนที่ฝังอยู่ในเมทริกซ์ PA เป็นกลยุทธ์ที่ยอดเยี่ยมในการเพิ่มคุณสมบัติป้องกันการเกาะติดให้กับเยื่อเมมเบรนแบบรีเวิร์สออสโมซิสโดยไม่ทำลายเมทริกซ์ PA
อนุภาคนาโน HT อุดมไปด้วยหมู่ไฮดรอกซิล ซึ่งสามารถทำปฏิกิริยากับหมู่ซิลอกซีของสารเชื่อมต่อซิเลนเพื่อให้เกิดการเชื่อมต่อแบบป้องกันการเกาะติด ดังนั้น จึงสามารถผลิตเมมเบรนรีเวิร์สออสโมซิส TFC ชนิดใหม่ที่มีความคัดเลือกสูงและคุณสมบัติป้องกันการเกาะติดได้ดี โดยใช้อนุภาคนาโน HT เป็นสารเจือปนในชั้น PA และเชื่อมต่อสารเชื่อมต่อซิเลนที่มีหมู่ฟังก์ชันป้องกันการเกาะติดเข้ากับพื้นผิวเมมเบรน
ศาสตราจารย์หวัง เจียน จากสถาบันวิจัยการกลั่นน้ำทะเลและการใช้ประโยชน์จากน้ำทะเลแบบบูรณาการ ศาสตราจารย์หม่า จง จากมหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีซานตง และดร. เทียน ซินเซีย จากสถาบันวิทยาศาสตร์แห่งประเทศจีน พร้อมด้วยสมาชิกในทีม ได้รับแรงบันดาลใจจากคุณสมบัติของอนุภาคนาโน HT และสารเชื่อมต่อซิเลนที่มีเกลือแอมโมเนียมควอเทอร์นารี จึงได้ร่วมกันพัฒนาเมมเบรนรีเวิร์สออสโมซิสชนิดใหม่ที่มีประสิทธิภาพสูงและเสถียรในระยะยาว โดยปรับปรุงทั้งความสามารถในการซึมผ่าน การคัดเลือก และการป้องกันการอุดตันไปพร้อมกัน
งานวิจัยของพวกเขาส่งผลให้ประสิทธิภาพของเยื่อกรองรีเวิร์สออสโมซิส TFC PA ดีขึ้นอย่างมาก และให้คำแนะนำทางเทคนิคที่มีค่าสำหรับอนาคตของการผลิตน้ำจืดจากน้ำทะเล งานวิจัยนี้ได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Frontiers of Environmental Science & Engineering
ในการศึกษาครั้งนี้ อนุภาคนาโน Mg-Al-CO3 HT ถูกผสมเข้าไปในชั้น PA โดยการกระจายตัวในสารละลายอินทรีย์ระหว่างกระบวนการพอลิเมอไรเซชันที่ส่วนต่อประสาน การรวม HT เข้าไปมีบทบาทสองอย่าง คือ ช่วยเพิ่มการไหลของน้ำและทำหน้าที่เป็นจุดเชื่อมต่อ การรวม HT เข้าไปช่วยเพิ่มการไหลของน้ำโดยไม่ลดประสิทธิภาพการกรองเกลือ ซึ่งเป็นการชดเชยการสูญเสียที่เกิดจากปฏิกิริยาการเชื่อมต่อในภายหลัง พื้นผิวที่สัมผัสของ HT ทำหน้าที่เป็นจุดเชื่อมต่อสำหรับสารป้องกันการเกาะติดของสิ่งสกปรก dimethyloctadecyl[3-(trimethoxysilyl)propyl]ammonium chloride (DMOT-PAC)
การผสมผสานระหว่างการเติม HT และการปลูกถ่าย DMOTPAC ทำให้เยื่อกรองแบบรีเวิร์สออสโมซิสมีคุณสมบัติการซึมผ่านสูง คัดเลือกได้ดี และป้องกันการอุดตันได้ดี อัตราการไหลของน้ำของ PA-NT-0.06 อยู่ที่ 49.8 ลิตร/ตร.ม.·ชม. ซึ่งสูงกว่าเยื่อกรองเดิมถึง 16.4% อัตราการกรองเกลือของ PA-HT-0.06 อยู่ที่ 99.1% ซึ่งเทียบได้กับเยื่อกรองเดิม ในส่วนของการปนเปื้อนของไลโซไซม์ที่มีประจุลบ การฟื้นตัวของฟลักซ์น้ำของเยื่อกรองที่ดัดแปลงแล้วสูงกว่าเยื่อกรองเดิม (เช่น 86.8% สำหรับ PA-HT-0.06 เทียบกับ 78.2% สำหรับ PA เดิม) ระดับกิจกรรมการฆ่าเชื้อแบคทีเรียของ PA-HT-0.06 ต่อ Escherichia coli และ Bacillus subtilis อยู่ที่ 97.3% และ 98.7% ตามลำดับ
งานวิจัยนี้เป็นงานแรกที่รายงานการเกิดพันธะโควาเลนต์ระหว่างอนุภาคนาโน DMOTPAC และ HT ที่ฝังอยู่ในเมทริกซ์ PA เพื่อผลิตเยื่อกรองแบบรีเวิร์สออสโมซิสที่มีความสามารถในการซึมผ่านสูง คัดเลือกได้ดี และมีคุณสมบัติป้องกันการอุดตัน การผสมผสานอนุภาคนาโนและการเชื่อมต่อหมู่ฟังก์ชันช่วยให้สามารถพัฒนาเยื่อกรองแบบรีเวิร์สออสโมซิสที่มีความสามารถในการซึมผ่านสูง คัดเลือกได้ดี และมีคุณสมบัติป้องกันการอุดตัน
ข้อมูลเพิ่มเติม: Xinxia Tian และคณะ การเตรียมเมมเบรนรีเวิร์สออสโมซิสที่มีความคัดเลือกสูงและคุณสมบัติป้องกันการอุดตันสำหรับการแยกเกลือออกจากน้ำทะเล วารสาร Frontiers in Environmental Science and Engineering (2021) DOI: 10.1007/s11783-021-1497-0
หากคุณพบข้อผิดพลาดในการพิมพ์ ความไม่ถูกต้อง หรือต้องการส่งคำขอแก้ไขเนื้อหาในหน้านี้ โปรดใช้แบบฟอร์มนี้ สำหรับคำถามทั่วไป โปรดใช้แบบฟอร์มติดต่อของเรา สำหรับข้อเสนอแนะทั่วไป โปรดใช้ส่วนแสดงความคิดเห็นสาธารณะด้านล่าง (กรุณาเสนอแนะด้วย)
ความคิดเห็นของคุณมีความสำคัญต่อเรามาก อย่างไรก็ตาม เนื่องจากมีข้อความจำนวนมาก เราจึงไม่สามารถรับประกันว่าจะตอบกลับทุกข้อความได้
ที่อยู่อีเมลของคุณจะใช้เพื่อแจ้งให้ผู้รับทราบว่าใครเป็นผู้ส่งอีเมลเท่านั้น ที่อยู่อีเมลของคุณและที่อยู่อีเมลของผู้รับจะไม่ถูกนำไปใช้เพื่อวัตถุประสงค์อื่นใด ข้อมูลที่คุณป้อนจะปรากฏในอีเมลของคุณและจะไม่ถูกจัดเก็บโดย Phys.org ในรูปแบบใดๆ ทั้งสิ้น
รับข่าวสารอัปเดตรายสัปดาห์และ/หรือรายวันทางอีเมลของคุณ คุณสามารถยกเลิกการสมัครรับข้อมูลได้ทุกเมื่อ และเราจะไม่เปิดเผยข้อมูลของคุณให้กับบุคคลที่สาม
เว็บไซต์นี้ใช้คุกกี้เพื่ออำนวยความสะดวกในการนำทาง วิเคราะห์การใช้งานบริการของเรา รวบรวมข้อมูลเพื่อปรับแต่งโฆษณา และนำเสนอเนื้อหาจากบุคคลที่สาม การใช้เว็บไซต์ของเราแสดงว่าคุณได้อ่านและเข้าใจนโยบายความเป็นส่วนตัวและข้อกำหนดการใช้งานของเราแล้ว