Исследователи разрабатывают новые противообрастающие нанофильтрационные мембраны с использованием ионной жидкости

11 августа 2023 г.

Эта статья была проверена в соответствии с редакционным процессом и политикой Science X. Редакторы выделили следующие атрибуты, гарантируя при этом достоверность контента:

проверенный фактами

надежный источник

корректура

Лю Цзя, Китайская академия наук

Новая стратегия постмодификации была предложена исследовательской группой под руководством профессора Ван Иньхуа из Института технологического машиностроения (IPE) Китайской академии наук с целью достижения высокой селективности разделения и сильной устойчивости к загрязнению мембран нанофильтрации (NF). . Стратегия включает в себя перестройку набухания полиамида, индуцированную ионной жидкостью (ИЛ), что облегчает глубокую трансплантацию полиэлектролита. Исследование было опубликовано в журнале AIChE Journal.

NF — это многообещающий процесс низкоэнергетической сепарации для очистки воды и восстановления ресурсов. Однако загрязнение мембраны, то есть накопление веществ на поверхности и в порах мембраны, остается постоянной проблемой при практическом применении. Это может вызвать повышение трансмембранного сопротивления, снижение потока пермеата и изменение селективности разделения, что приводит к ухудшению качества добываемой воды.

Пост-прививка обычно используется для модификации NF-мембран и уменьшения склонности к загрязнению путем регулирования их гидрофильности и заряженных свойств. Однако поверхностная трансплантация часто приводит к значительному сужению или закупорке пор, что приводит к потере проницаемости. Кроме того, однозарядные поверхности с трудом противостоят смешанным загрязнениям с разным зарядом.

«В нашей стратегии мы использовали ионную жидкость (IL)-этанол (EtOH), чтобы вызвать глубокую прививку полиэтиленимина (PEI) и перестроить полиамидный слой, улучшая свойства поверхности и апертуры NF-мембраны», - объяснил профессор Ван. .

Предложенная система использовала сильное сродство ИЖ к слою полиамида и низкое диффузионное стерическое затруднение EtOH для индукции набухания полиамида и достижения глубокой прививки ПЭИ. Это также позволило целенаправленно заполнить более крупные поры, что привело к более узкому распределению пор по размерам. Глубокая прививка аминогрупп сделала полиамидный слой высокогидрофильным и почти нейтральным по заряду, тем самым сохраняя превосходную способность к предотвращению обрастания в отношении гидрофобных макромолекул и молекул со смешанным зарядом.

Кроме того, мембрана NF продемонстрировала замечательную долговременную стабильность против обрастания и селективной сепарации при испытаниях со сточными водами коксования и патокой соответственно. Его производительность была сопоставима с NF270.

«Это исследование подчеркивает возможность использования IL-индуцированной глубокой прививки полиэлектролитов для улучшения противообрастающих свойств мембран NF», — сказал профессор Луо Цзяньцюань, соответствующий автор исследования. «Это подчеркивает важность свойств растворителя в прививке и обеспечивает универсальную платформу для изготовления современных NF-мембран для очистки сточных вод и восстановления ресурсов».

Больше информации: Лулу Лю и др., Глубокая прививка полиэлектролита, вызванная ионной жидкостью, для реформирования полиамидного слоя для противообрастающей нанофильтрационной мембраны, Журнал AIChE (2023). DOI: 10.1002/aic.18204

Предоставлено Китайской академией наук