Onderzoekers ontwikkelen nieuwe aangroeiwerende nanofiltratiemembranen met ionische vloeistof

Een nieuwe post-modificatiestrategie is voorgesteld door een onderzoeksgroep onder leiding van prof. Wan Yinhua van het Institute of Process Engineering (IPE) van de Chinese Academie van Wetenschappen, gericht op het bereiken van een hoge scheidingsselectiviteit en sterke vervuilingsweerstand van nanofiltratie (NF)-membranen . De strategie omvat herschikking van polyamide-zwelling veroorzaakt door ionische vloeistof (IL), wat diepe enting van polyelektrolyt mogelijk maakt. Het onderzoek is gepubliceerd in de AIChE-journaal.

NF is een veelbelovend energiezuinig scheidingsproces voor waterzuivering en grondstofterugwinning. Membraanvervuiling, dat verwijst naar de opeenhoping van stoffen op het membraanoppervlak en de poriën, blijft echter een hardnekkig probleem bij praktische toepassingen. Het kan verhoogde transmembraanweerstand, verminderde permeaatflux en veranderingen in scheidingsselectiviteit veroorzaken, wat leidt tot een verslechtering van de kwaliteit van het geproduceerde water.

Post-enten is vaak gebruikt om NF-membranen te modificeren en de neiging tot vervuiling te verminderen door hun hydrofiliciteit en geladen eigenschappen aan te passen. Oppervlakte-enting resulteert echter vaak in aanzienlijke vernauwing of blokkering van de poriën, wat leidt tot een verlies aan doorlaatbaarheid. Bovendien worstelen monogeladen oppervlakken om gemengde vervuilingen met verschillende ladingen te weerstaan.

“In onze strategie gebruikten we een ionische vloeistof (IL)-ethanol (EtOH) om de diepe enting van polyethyleenimine (PEI) te induceren en de polyamidelaag te herschikken, waardoor de oppervlakte- en apertuureigenschappen van het NF-membraan werden verbeterd”, legt prof. Wan uit. .

Het voorgestelde systeem maakte gebruik van de sterke affiniteit van de IL met de polyamidelaag en de lage diffusie-sterische hindering van EtOH om polyamidezwelling te induceren en diepe enting van PEI te bereiken. Dit maakte ook gerichte vulling van grotere poriën mogelijk, wat resulteerde in een smallere poriegrootteverdeling. De diepe enting van aminogroepen maakte de polyamidelaag zeer hydrofiel en bijna ladingsneutraal, waardoor het uitstekende antifouling-vermogen tegen hydrofobe macromoleculen en gemengde geladen moleculen behouden bleef.

Bovendien vertoonde het NF-membraan een opmerkelijke langdurige antifouling- en scheidingsselectiviteitsstabiliteit bij testen met respectievelijk verkooksend afvalwater en melasse. De prestaties waren vergelijkbaar met die van de NF270.

“Deze studie benadrukt de mogelijkheid om IL-geïnduceerde diepe enting van polyelektrolyten te gebruiken om de antifouling-prestaties van NF-membranen te verbeteren, ” zei prof. Luo Jianquan, de overeenkomstige auteur van de studie. “Het onderstreept het belang van oplosmiddeleigenschappen in het entgedrag en biedt een veelzijdig platform voor de fabricage van geavanceerde NF-membranen voor afvalwaterbehandeling en terugwinning van hulpbronnen.”