Forskere udvikler nanofiltreringsmembran til højeffektiv farvestof/saltseparation

En forskergruppe ledet af prof. Wan Yinhua fra Institute of Process Engineering (IPE) ved det kinesiske videnskabsakademi har udviklet en robust, dobbeltladet løs nanofiltreringsmembran (NF) til højeffektiv farvestof/saltseparation. Undersøgelsen blev offentliggjort i Journal of Membrane Science den 21. marts.

NF er en effektiv metode til behandling af tekstilspildevand. Imidlertid, de fleste kommercielt tilgængelige NF-membraner udviser lav selektivitet i farvestof/saltseparation på grund af deres negativt ladede, tæt adskillelseslag.

Forskerne forberedte en NF-membran med et løst og dobbelt ladet separationslag baseret på en simpel katekol-amin-kemi-overfladeteknisk strategi.

I strategien, polyethylenimin (PEI) blev coatet på et hydrolyseret polyacrylonitrilsubstrat for at konstruere et positivt ladet mellemlag, efterfulgt af samtidig aflejring af garvesyre (TA) og poly-γ-glutaminsyre (γ-PGA) for at konstruere et negativt ladet toplag.

Den løse separationslagstruktur blev tilskrevet den konkurrerende reaktion induceret af polyphenoler, hvilket betyder de kovalente interaktioner, hydrogenbinding og elektrostatisk adsorption blandt TA, γ-PGA og PEI hindrede den hurtige og uensartede selvpolymerisering af TA.

Forreaktionen mellem TA og γ-PGA kan yderligere svække disse konkurrerende reaktioner, justering af porestørrelse og opladningsegenskab, og dermed forbedre separationsydelsen.

På grund af synergien mellem størrelsesudelukkelse og elektrostatisk interaktion af det løse dobbeltladede separationslag, den forberedte membran udviste enestående vandpermeabilitet (36,9 Lm-2h-1bar-1) med lave saltafvisninger (11,1% for Na ₂ SÅ ₄ ) og høj afvisning af både positivt og negativt ladede farvestoffer.

I øvrigt, denne dobbeltladede membran viste også fremragende syreresistens samt tilfredsstillende antifouling-ydeevne og langtidsstabilitet.

"Dette arbejde giver en ny dimension i retning af den miljøvenlige tilgang til fremstilling af meget selektive separationsmembraner, og denne alsidige belægningsstrategi kan bruges til at fremstille/modificere membranerne med kontrollerbare egenskaber til forskellige separationsapplikationer, " sagde professor Luo Jianquan fra IPE.