Технология обратного осмоса (ОО) привлекла большое внимание благодаря своей широкой применимости для опреснения солоноватой и морской воды. Тонкопленочные композитные (TFC) полиамидные (PA) мембраны обратного осмоса, состоящие из плотного разделительного слоя и пористого опорного слоя, являются ведущими продуктами в этой области. Однако низкая проницаемость мембран PA RO и засорение мембран обратного осмоса TFC ограничивают широкое использование мембран PA RO TFC. googletag.cmd.push(function() { googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2'); });
Синтез нанокомпозитных мембран оказался отличным методом объединения преимуществ полимерных и неорганических наноматериалов. Естественные характеристики мембран обратного осмоса можно улучшить путем точной настройки состава и структуры. Например, гидротальцит (ГТ) диспергировали в водном растворе и включали в матрицу ПА на стадии межфазной полимеризации для создания водотранспортных каналов.
Полученные мембраны обладают высокой селективностью проницаемости и увеличенным потоком воды без ущерба для солеотталкивающих свойств. Кроме того, было показано, что модификация мембран, включая включение наночастиц, покрытие поверхности и прививку, является эффективным подходом к предотвращению биообрастания. Среди них прививание противообрастающих агентов на наночастицы, встроенные в матрицу PA, является отличной стратегией для придания противообрастающих свойств мембранам обратного осмоса без повреждения матрицы PA.
Наночастицы HT богаты гидроксильными группами, которые могут вступать в реакцию с силоксигруппами силановых связующих агентов для достижения противообрастающей прививки. Таким образом, новая мембрана обратного осмоса TFC с высокой селективностью и противообрастающими свойствами может быть получена путем использования наночастиц HT в качестве легирующих примесей в слое PA и прививки силановых связующих агентов, содержащих противообрастающие функциональные группы, на поверхность мембраны.
Профессор Ван Цзянь из Института опреснения и комплексного использования морской воды, профессор Ма Чжун из Шаньдунского университета науки и технологий, доктор Тянь Синься из Китайской академии наук, вдохновленные характеристиками НТ-наночастиц и силановых связующих агентов, содержащих четвертичные соединения соли аммония. и члены их команды вместе. Были предприняты усилия по разработке нового типа обратноосмотической мембраны с долговременно стабильно высокими характеристиками за счет одновременного улучшения исходной селективности проницаемости и защиты от обрастания.
Их работа значительно улучшила характеристики мембран обратного осмоса TFC PA и предоставила ценные технические рекомендации для будущего опреснения морской воды. Исследование было опубликовано в журнале Frontiers of Environmental Science & Engineering.
В этом исследовании наночастицы Mg-Al-CO3 HT были включены в слой ПА путем диспергирования в органическом растворе во время межфазной полимеризации. Включение HT играет двойную роль: усиливает поток воды и служит местом прививки. Включение ГТ увеличивало расход воды без ущерба для отторжения солей, компенсируя потери, вызванные последующей реакцией прививки. Открытая поверхность HT служит местом прививки противообрастающего агента диметилоктадецил[3-(триметоксисилил)пропил]хлорида аммония (DMOT-PAC).
Комбинация включения HT и прививки DMOTPAC придает мембранам обратного осмоса высокую селективную проницаемость и противообрастающие свойства. Водопоток ПА-НТ-0,06 составил 49,8 л/м2·ч, что на 16,4% выше, чем у исходной мембраны. Степень отторжения соли ПА-НТ-0,06 составила 99,1%, что сопоставимо с таковой у исходной мембраны. Что касается отрицательно заряженного загрязнения лизоцимом, восстановление водного потока модифицированной мембраны было выше, чем у исходной мембраны (например, 86,8% для PA-HT-0,06 против 78,2% для PA-оригинала). Степень бактерицидной активности ПА-НТ-0,06 в отношении Escherichia coli и Bacillus subtilis составила 97,3% и 98,7% соответственно.
В этом исследовании впервые сообщается об образовании ковалентных связей между DMOTPAC и наночастицами HT, встроенными в матрицы PA, для создания мембран обратного осмоса с высокой селективностью проницаемости и противообрастающими свойствами. Включение интегрированных наночастиц и прививки функциональных групп позволяет разработать мембраны обратного осмоса с высокой селективностью проницаемости и противообрастающими свойствами.
Дополнительная информация: Синься Тянь и др., Подготовка мембраны обратного осмоса с высокой селективностью и противообрастающими свойствами для опреснения морской воды, Frontiers in Environmental Science and Engineering (2021). DOI: 10.1007/s11783-021-1497-0
Если вы столкнулись с опечаткой, неточностью или хотите отправить запрос на редактирование содержимого этой страницы, воспользуйтесь этой формой. По общим вопросам, пожалуйста, используйте нашу контактную форму. Для получения общего отзыва используйте раздел общественного обсуждения ниже (пожалуйста, дайте рекомендации).
Ваше мнение очень важно для нас. Однако из-за большого количества сообщений мы не можем гарантировать индивидуальный ответ.
Ваш адрес электронной почты используется только для того, чтобы сообщить получателям, кто отправил электронное письмо. Ни ваш адрес, ни адрес получателя не будут использоваться для каких-либо других целей. Введенная вами информация появится в вашем электронном письме и не будет храниться Phys.org ни в какой форме.
Получайте еженедельные и/или ежедневные обновления на свой почтовый ящик. Вы можете отказаться от подписки в любое время, и мы никогда не передадим ваши данные третьим лицам.
Этот веб-сайт использует файлы cookie для облегчения навигации, анализа использования вами наших услуг, сбора данных для персонализации рекламы и предоставления контента от третьих лиц. Используя наш веб-сайт, вы подтверждаете, что прочитали и поняли нашу Политику конфиденциальности и Условия использования.
Время публикации: 04 января 2023 г.