Oprydning med cellulose

Selektivt permeable membraner fremstillet af fornybare plantebaserede materialer kan forbedre den kemiske industris miljømæssige egenskaber betydeligt. Et KAUST-team har testet levedygtigheden af ​​cellulosemembraner for at vise, at de effektivt kan rense spildevand.

Brug af polymermembraner til at adskille blandinger er almindeligt ved afsaltning, hvor havvand, der passerer gennem membraner, bliver drikkeligt, fordi membranen blokerer for saltet. Lignende membraner er ved at blive taget i brug af den kemiske industri som en grøn metode til at rense produkter eller rydde op i affald. Imidlertid, membranerne er typisk lavet ved at opløse polymerer i giftige, flygtige organiske opløsningsmidler.

Udskiftning af disse opløsningsmidler er et centralt mål for KAUST Professor Suzana Nunes. En potentiel erstatning undersøgt af Nunes og hendes team er ikke-flygtige opløsningsmidler kaldet ioniske væsker, som kan have væsentlig mindre miljøbelastning end organiske opløsningsmidler. De kan også opløse membranudgangsmaterialer, der er svære at opløse i organiske opløsningsmidler, såsom cellulose.

"Cellulose er en rigelig naturlig polymer, som kan hentes fra planter og bakterier, " siger DooLi Kim, en tidligere ph.d. elev fra Nunes' team, arbejder nu på en postdoc ved University of Twente i Holland. Fordelene ved cellulose, inklusive dens bæredygtighed og meget stærke, men kemisk justerbare struktur, gør det til et meget lovende grønt membranmateriale.

I deres seneste undersøgelse, Nunes testede levedygtigheden af ​​cellulosemembraner, støbt af ioniske væsker, at rense olieholdigt spildevand. "Olieholdigt spildevand er et af de største biprodukter af kemikalier, petrokemiske og fødevareindustrien, " siger Sara Livazovic, også en tidligere ph.d. elev fra Nunes' hold, som kom til Dow Chemical efter endt uddannelse. "I regioner som Saudi-Arabien, hvor olie- og gasindustrien er dominerende, maksimal oliefjernelse fra olie-i-vand-emulsioner er et attraktivt koncept."

Holdets cellulosemembraner var meget effektive til at adskille olie-i-vand-blandinger. "Cellulosemembraner fremstillet med hydrofil ionisk væske viste næsten 100 procent fjernelse af råolie fra olie-i-vand-emulsioner, " siger Livazovic.

"Den cellulosebaserede membran havde en utrolig antibiofouling-ydeevne, " tilføjer Kim. Takket være dens hydrofile overflade, færre olieaflejringer sidder fast på membranen, og enhver, der klæbede, blev let vasket ud.

En resterende hindring er de høje omkostninger ved ioniske væsker sammenlignet med organiske opløsningsmidler - selvom holdet tidligere viste, at ioniske væsker kan genvindes op til 99 procent gennem enkle trin såsom destillation. "Hvis genvundne ioniske væsker kan genanvendes i membranfremstillingsprocessen, produktionsomkostningerne vil blive reduceret, og processen ville være endnu mere miljøvenlig, " siger Kim.