Công nghệ thẩm thấu ngược (RO) đã thu hút nhiều sự chú ý do khả năng ứng dụng rộng rãi trong việc khử muối nước lợ và nước biển. Màng thẩm thấu ngược polyamide (PA) composite màng mỏng (TFC), bao gồm một lớp phân tách dày đặc và một lớp hỗ trợ xốp, đã trở thành sản phẩm hàng đầu trong lĩnh vực này. Tuy nhiên, độ thấm thấp của màng RO PA và hiện tượng tắc nghẽn màng thẩm thấu ngược TFC đã hạn chế việc sử dụng rộng rãi màng RO TFC PA. googletag.cmd.push(function() { googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2′); });
Việc tổng hợp màng nanocomposite đã được chứng minh là một phương pháp tuyệt vời để kết hợp những ưu điểm của vật liệu nano polyme và vô cơ. Các đặc tính tự nhiên của màng thẩm thấu ngược có thể được cải thiện bằng cách tinh chỉnh thành phần và cấu trúc. Ví dụ, hydrotalcite (HT) được phân tán trong dung dịch nước và được đưa vào ma trận PA ở giai đoạn trùng hợp liên kết bề mặt để tạo ra các kênh dẫn nước.
Các màng thu được thể hiện tính chọn lọc thấm cao và lưu lượng nước tăng lên mà không làm giảm khả năng chống muối. Ngoài ra, việc sửa đổi màng, bao gồm việc kết hợp các hạt nano, phủ bề mặt và ghép nối, đã được chứng minh là một phương pháp hiệu quả để ngăn ngừa sự bám bẩn sinh học. Trong số đó, việc ghép các chất chống bám bẩn lên các hạt nano được nhúng trong ma trận PA là một chiến lược tuyệt vời để tạo ra các đặc tính chống bám bẩn cho màng thẩm thấu ngược mà không làm hỏng ma trận PA.
Các hạt nano HT rất giàu nhóm hydroxyl, có thể phản ứng với các nhóm siloxy của chất liên kết silan để tạo ra lớp màng chống bám bẩn. Do đó, có thể thu được màng thẩm thấu ngược TFC mới với độ chọn lọc cao và đặc tính chống bám bẩn bằng cách sử dụng các hạt nano HT làm chất pha trộn trong lớp PA và ghép các chất liên kết silan chứa nhóm chức chống bám bẩn lên bề mặt màng.
Giáo sư Wang Jian từ Viện Khử muối và Sử dụng nước biển tích hợp, Giáo sư Ma Zhong từ Đại học Khoa học và Công nghệ Sơn Đông, Tiến sĩ Tian Xinxia từ Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc, cùng các thành viên trong nhóm của họ, đã lấy cảm hứng từ đặc tính của các hạt nano HT và chất liên kết silan chứa muối amoni bậc bốn, nhằm phát triển một loại màng thẩm thấu ngược mới với hiệu suất cao ổn định lâu dài bằng cách đồng thời cải thiện khả năng chọn lọc thấm ban đầu và khả năng chống bám bẩn.
Công trình nghiên cứu của họ đã cải thiện đáng kể hiệu suất của màng thẩm thấu ngược TFC PA và cung cấp những lời khuyên kỹ thuật quý giá cho tương lai của quá trình khử muối nước biển. Nghiên cứu này đã được công bố trên tạp chí Frontiers of Environmental Science & Engineering.
Trong nghiên cứu này, các hạt nano Mg-Al-CO3 HT được tích hợp vào lớp PA bằng cách phân tán trong dung dịch hữu cơ trong quá trình trùng hợp liên bề mặt. Việc bổ sung HT đóng vai trò kép, vừa tăng cường lưu lượng nước vừa đóng vai trò là vị trí ghép nối. Việc bổ sung HT làm tăng lưu lượng nước mà không làm giảm khả năng loại bỏ muối, bù đắp cho những tổn thất do phản ứng ghép nối tiếp theo gây ra. Bề mặt tiếp xúc của HT đóng vai trò là vị trí ghép nối cho chất chống bám bẩn dimethyloctadecyl[3-(trimethoxysilyl)propyl]ammonium chloride (DMOT-PAC).
Sự kết hợp giữa việc tích hợp HT và ghép DMOTPAC mang lại cho màng thẩm thấu ngược khả năng chọn lọc thấm cao và đặc tính chống bám bẩn. Lưu lượng nước của PA-NT-0.06 là 49,8 l/m2·h, cao hơn 16,4% so với màng ban đầu. Mức độ loại bỏ muối của PA-HT-0.06 là 99,1%, tương đương với màng ban đầu. Đối với sự nhiễm bẩn lysozyme mang điện tích âm, khả năng phục hồi lưu lượng nước của màng được cải tiến cao hơn so với màng ban đầu (ví dụ: 86,8% đối với PA-HT-0.06 so với 78,2% đối với PA-ban đầu). Mức độ hoạt tính diệt khuẩn của PA-HT-0.06 đối với Escherichia coli và Bacillus subtilis lần lượt là 97,3% và 98,7%.
Nghiên cứu này là nghiên cứu đầu tiên báo cáo về sự hình thành liên kết cộng hóa trị giữa các hạt nano DMOTPAC và HT được nhúng trong ma trận PA để tạo ra màng thẩm thấu ngược có độ chọn lọc thấm cao và đặc tính chống bám bẩn. Việc kết hợp các hạt nano tích hợp và ghép nhóm chức cho phép phát triển màng thẩm thấu ngược với độ chọn lọc thấm cao và đặc tính chống bám bẩn.
Thông tin bổ sung: Xinxia Tian và cộng sự, Chế tạo màng thẩm thấu ngược có tính chọn lọc cao và khả năng chống bám bẩn để khử muối nước biển, Frontiers in Environmental Science and Engineering (2021). DOI: 10.1007/s11783-021-1497-0
Nếu bạn phát hiện lỗi chính tả, thông tin không chính xác hoặc muốn yêu cầu chỉnh sửa nội dung trang này, vui lòng sử dụng biểu mẫu này. Đối với các câu hỏi chung, vui lòng sử dụng biểu mẫu liên hệ của chúng tôi. Đối với phản hồi chung, vui lòng sử dụng phần bình luận công khai bên dưới (vui lòng đưa ra đề xuất).
Phản hồi của bạn rất quan trọng đối với chúng tôi. Tuy nhiên, do số lượng tin nhắn quá nhiều, chúng tôi không thể đảm bảo trả lời từng người.
Địa chỉ email của bạn chỉ được sử dụng để thông báo cho người nhận biết ai đã gửi email. Cả địa chỉ của bạn và địa chỉ của người nhận đều không được sử dụng cho bất kỳ mục đích nào khác. Thông tin bạn nhập sẽ hiển thị trong email của bạn và sẽ không được Phys.org lưu trữ dưới bất kỳ hình thức nào.
Nhận thông tin cập nhật hàng tuần và/hoặc hàng ngày qua email. Bạn có thể hủy đăng ký bất cứ lúc nào và chúng tôi sẽ không bao giờ chia sẻ dữ liệu của bạn với bên thứ ba.
Trang web này sử dụng cookie để hỗ trợ điều hướng, phân tích việc sử dụng dịch vụ của chúng tôi, thu thập dữ liệu để cá nhân hóa quảng cáo và cung cấp nội dung từ bên thứ ba. Bằng cách sử dụng trang web của chúng tôi, bạn thừa nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách Bảo mật và Điều khoản Sử dụng của chúng tôi.
Thời gian đăng bài: 04/01/2023