Målrettet belægning forbedrer grafenoxidmembraner til nanofiltrering

Nanofiltrering (NF) er en avanceret teknologi til behandling af spildevand, der indeholder organiske mikroforurenende stoffer (OMP'er).

For nylig, en forskergruppe ledet af prof. Wan Yinhua fra Institute of Process Engineering (IPE) ved det kinesiske videnskabsakademi udviklede en stabil grafenoxid-nanofiltreringsmembran med ensartet porestørrelse til at fjerne OMP'er.

Undersøgelsen blev offentliggjort i Chemical Engineering Journal den 20. januar.

Det foreslår at kombinere signalforstærkningsstrategi og defektkemi for at reducere membranporestørrelsesfordeling, tilbyder således en lovende metode til fremstilling af meget selektive NF-membraner.

Grafenoxid (GO) viser et stort potentiale i molekylær sigtning til brug i NF. GO-membraner fremstilles generelt ved at stable GO-nanoark på et porøst støttelag. Imidlertid, brugen af ​​GO-membraner er begrænset på grund af deres lave stabilitet i vandige miljøer.

Ud over, store defekter som følge af uensartet aflejring af GO nanoark kan forårsage, at membraner har lav retentionskapacitet og kan også forårsage alvorlig membranbegroning.

I deres undersøgelse, forskerne foreslog en målrettet modifikationsstrategi for samtidig at øge antifouling-kapaciteten af ​​GO-membraner og regulere deres nanokanaler.

Ferri-ioner (Fe ₃ ⁺ ) tilsættes først til GO-opløsningen for at fremstille en stabil GO-membran (GO-Fe). "Den tilføjede Fe ₃ ⁺ kan forstærke signalet fra defekterne på GO-Fe membranen, hvor der dannes større tværgående defekter på grund af den frastødende interaktion mellem de tilstødende GO nanoark, " sagde professor Luo Jianquan fra IPE.

GO-Fe membranoverfladen modificeres efterfølgende af et målrettet belægningslag bestående af garvesyre-aminopropyltriethoxysilan (TA-APTES), og de større membrandefekter med mere Fe ₃ ⁺ lappes derefter af den tykkere TA-APTES-belægning. En sådan "plettet" TA-APTES-belægning kan samtidig forbedre antifouling-kapaciteten og indsnævre porestørrelsesfordelingen af ​​Fe ₃ ⁺ -medieret GO membran.

"Sammenlignet med de kommercielt tilgængelige polyamid NF-membraner, vores GO-membran med målrettet belægning viser højere og mere stabile afvisninger på forskellige OMP'er, selv ved langvarig drift, krydsstrømsfiltrering eller under højt tryk, " sagde prof. Luo.