En ny strategi efter modifiering har föreslagits av en forskargrupp ledd av prof. Wan Yinhua från Institute of Process Engineering (IPE) vid den kinesiska vetenskapsakademin, som syftar till att uppnå hög separationsselektivitet och stark nedsmutsningsmotstånd hos nanofiltreringsmembran (NF) . Strategin involverar omarrangering av polyamidsvällning inducerad av jonisk vätska (IL), vilket underlättar djup ympning av polyelektrolyt. Studien publicerades i AIChE Journal .
NF är en lovande lågenergisepareringsprocess för vattenrening och resursåtervinning. Emellertid förblir membrannedsmutsning, som hänvisar till ackumulering av ämnen på membranytan och porerna, ett bestående problem under praktiska tillämpningar. Det kan orsaka ökad transmembranresistens, minskat permeatflöde och förändringar i separationsselektivitet, vilket leder till en försämring av kvaliteten på det producerade vattnet.
Postympning har ofta använts för att modifiera NF-membran och minska tendensen till nedsmutsning genom att justera deras hydrofilicitet och laddade egenskaper. Yttransplantation resulterar emellertid ofta i betydande porförträngning eller blockering, vilket leder till en förlust i permeabilitet. Dessutom kämpar monoladdade ytor för att motstå blandade föroreningar med olika laddningar.
"I vår strategi använde vi en jonisk flytande (IL)-etanol (EtOH) för att inducera djupympning av polyetylenimin (PEI) och omorganisera polyamidskiktet, vilket förbättrade NF-membranets yt- och öppningsegenskaper," förklarade prof. Wan .
Det föreslagna systemet utnyttjade den starka affiniteten hos IL till polyamidskiktet och det steriska hindret med låg diffusion av EtOH för att inducera polyamidsvällning och uppnå djup ympning av PEI. Detta möjliggjorde också målinriktad fyllning av större porer, vilket resulterade i en snävare porstorleksfördelning. Den djupa ympningen av aminogrupper gjorde polyamidskiktet mycket hydrofilt och nästan laddningsneutralt, vilket bibehöll utmärkt antifouling-förmåga mot hydrofoba makromolekyler och blandade laddade molekyler.
Vidare visade NF-membranet anmärkningsvärd långsiktig antifouling- och separationsselektivitetsstabilitet när det testades med koksvatten respektive melass. Dess prestanda var jämförbar med NF270.
"Denna studie belyser möjligheten att använda IL-inducerad djup ympning av polyelektrolyter för att förbättra antifouling-prestandan hos NF-membran", säger professor Luo Jianquan, motsvarande författare till studien. "Det understryker betydelsen av lösningsmedelsegenskaper i ympbeteende och ger en mångsidig plattform för tillverkning av avancerade NF-membran för avloppsvattenrening och resursåtervinning."
Mer information: Lulu Liu et al, Jonisk vätskeinducerad djup ympning av polyelektrolyt för att reformera polyamidskikt för antifouling nanofiltreringsmembran, AIChE Journal (2023). DOI:10.1002/aic.18204
Tillhandahålls av Chinese Academy of Sciences
