Forskere udvikler nye antifouling nanofiltreringsmembraner ved hjælp af ionisk væske

En ny post-modifikationsstrategi er blevet foreslået af en forskergruppe ledet af prof. Wan Yinhua fra Institute of Process Engineering (IPE) ved det kinesiske videnskabsakademi, med det formål at opnå høj separationsselektivitet og stærk tilsmudsningsresistens af nanofiltreringsmembraner (NF) . Strategien involverer omlejring af polyamid-kvældning induceret af ionisk væske (IL), som letter dyb podning af polyelektrolyt. Undersøgelsen blev offentliggjort i AIChE Journal .

NF er en lovende lavenergi-separationsproces til vandrensning og ressourcegenvinding. Membranforurening, som refererer til ophobning af stoffer på membranoverfladen og porerne, forbliver dog et vedvarende problem under praktiske anvendelser. Det kan forårsage øget transmembranresistens, nedsat permeatflux og ændringer i separationsselektivitet, hvilket fører til en forringelse af kvaliteten af ​​det producerede vand.

Post-podning er almindeligvis blevet brugt til at modificere NF-membraner og reducere tilsmudsningstendensen ved at justere deres hydrofilicitet og ladede egenskaber. Overfladepodning resulterer imidlertid ofte i betydelig poreindsnævring eller blokering, hvilket fører til tab i permeabilitet. Derudover kæmper monoladede overflader med at modstå blandede begroninger med forskellige ladninger.

"I vores strategi brugte vi en ionisk flydende (IL)-ethanol (EtOH) til at inducere dyb podning af polyethylenimin (PEI) og omarrangere polyamidlaget, hvilket forbedrede NF-membranens overflade og åbningsegenskaber," forklarede prof. Wan .

Det foreslåede system udnyttede den stærke affinitet af IL til polyamidlaget og den steriske hindring med lav diffusion af EtOH til at inducere polyamid-hævelse og opnå dyb podning af PEI. Dette gav også mulighed for målrettet fyldning af større porer, hvilket resulterede i en smallere porestørrelsesfordeling. Den dybe podning af aminogrupper gjorde polyamidlaget meget hydrofilt og næsten ladningsneutralt og bibeholdt derved fremragende antifouling-evne mod hydrofobe makromolekyler og blandede ladede molekyler.

Ydermere viste NF-membranen bemærkelsesværdig langsigtet antifouling- og separationsselektivitetsstabilitet, når den blev testet med henholdsvis koksspildevand og melasse. Dens ydeevne var sammenlignelig med NF270.

"Denne undersøgelse fremhæver muligheden for at bruge IL-induceret dyb podning af polyelektrolytter til at forbedre antifouling-ydeevnen af ​​NF-membraner," sagde professor Luo Jianquan, den tilsvarende forfatter til undersøgelsen. "Det understreger betydningen af ​​opløsningsmiddelegenskaber i podningsadfærd og giver en alsidig platform til fremstilling af avancerede NF-membraner til spildevandsbehandling og ressourcegenvinding."

Flere oplysninger: Lulu Liu et al, Ionisk væske-induceret dyb podning af polyelektrolyt for at reformere polyamidlag til antifouling nanofiltreringsmembran, AIChE Journal (2023). DOI:10.1002/aic.18204

Leveret af Chinese Academy of Sciences