Diagram över det dubbelt laddade membranet tillverkat via katekol-amin kemi ytteknik. Kredit:CAO Yang
En forskargrupp ledd av prof. Wan Yinhua från Institute of Process Engineering (IPE) vid den kinesiska vetenskapsakademin har utvecklat en robust, dubbelt laddat löst nanofiltreringsmembran (NF) för högeffektiv färgämnes-/saltseparation. Studien publicerades i Journal of Membrane Science den 21 mars.
NF är en effektiv metod för rening av textilt avloppsvatten. Dock, de flesta kommersiellt tillgängliga NF-membran uppvisar låg selektivitet i färgämnes-/saltseparation på grund av deras negativt laddade, tätt separationsskikt.
Forskarna förberedde ett NF-membran med ett löst och dubbelt laddat separationsskikt baserat på en enkel katekolamin-kemisk ytteknikstrategi.
I strategin, polyetylenimin (PEI) belades på ett hydrolyserat polyakrylnitrilsubstrat för att konstruera ett positivt laddat mellanskikt, följt av samtidig avsättning av garvsyra (TA) och poly-y-glutaminsyra (y-PGA) för att konstruera ett negativt laddat toppskikt.
Den lösa separationsskiktsstrukturen tillskrevs den kompetitiva reaktionen inducerad av polyfenoler, vilket betyder kovalenta interaktioner, vätebindning och elektrostatisk adsorption bland TA, y-PGA och PEI hindrade den snabba och olikformiga självpolymerisationen av TA.
Förreaktionen mellan TA och γ-PGA kan ytterligare försvaga dessa konkurrensreaktioner, justering av porstorleken och laddningsegenskapen, och därmed förbättra separationsprestandan.
På grund av synergin mellan storleksuteslutning och elektrostatisk interaktion av det lösa dubbelladdade separationsskiktet, det preparerade membranet uppvisade enastående vattenpermeabilitet (36,9 Lm-2h-1bar-1) med låga saltavstötningar (11,1% för Na 2 SÅ 4 ) och hög avstötning av både positivt och negativt laddade färgämnen.
Dessutom, detta dubbelt laddade membran visade också utmärkt syrabeständighet samt tillfredsställande antifouling-prestanda och långtidsstabilitet.
"Detta arbete ger en ny dimension mot det miljövänliga tillvägagångssättet för att förbereda mycket selektiva separationsmembran, och denna mångsidiga beläggningsstrategi kan användas för att tillverka/modifiera membranen med kontrollerbara egenskaper för olika separationsapplikationer, " sa professor Luo Jianquan från IPE.
