Omgekeerde osmose (RO) heeft brede aandacht getrokken vanwege zijn uitgebreide toepasbaarheid bij ontzilting van brak water en zeewater. Dunne-film composiet (TFC) polyamide (PA) RO-membranen bestaande uit een dichte scheidingslaag en een poreuze steunlaag zijn de toonaangevende producten op dit gebied. De relatief lage permeabiliteitsselectiviteit van PA RO-membraan en membraanvervuiling van TFC RO-membraan beperken echter de wijdverbreide toepasbaarheid van TFC PA RO-membranen.

Het is aangetoond dat de synthese van nanocomposietmembranen een uitstekende technologie is om de voordelen van polymeren en anorganische nanomaterialen te combineren. De natieve prestaties van het RO-membraan kunnen worden verbeterd door de samenstelling en structuur te verfijnen. Hydrotalciet (HT) werd bijvoorbeeld gedispergeerd in een waterige oplossing en opgenomen in PA-matrix in de grensvlakpolymerisatiestap om transportkanalen voor water te construeren.

Het verkregen membraan vertoonde een hoge perm-selectiviteit met verhoogde waterflux zonder zoutafstoting op te offeren. Bovendien is bewezen dat membraanmodificatie (inclusief incorporatie van nanodeeltjes, oppervlaktecoating en enting) een efficiënte benadering is om biofouling te voorkomen. Onder hen zou het enten van anti-biofouling-middelen op nanodeeltjes die zijn ingebed in de PA-matrix een uitstekende strategie kunnen zijn om RO-membranen te voorzien van anti-biofouling-eigenschappen zonder de PA-matrix te beschadigen.

HT-nanodeeltjes bevatten overvloedige hydroxylen, die kunnen reageren met siloxy of silaankoppelingsmiddelen, waardoor ant-biofouling enting mogelijk wordt. Dientengevolge kunnen nieuwe TFC RO-membranen met een hoge perm-selectiviteit en anti-biofouling-eigenschap worden verkregen door HT-nanodeeltjes als doteermiddelen in de PA-lagen te gebruiken en silaankoppelingsmiddelen met anti-biofouling-functionele groepen op het membraanoppervlak te enten.

Geïnspireerd door de eigenschappen van HT-nanodeeltjes en silaankoppelingsmiddelen die quaternair ammonium bevatten, Prof. Jian Wang van het Institute of Seawater Desalination and Multipurpose Utilization, Prof. Zhun Ma van de Shangdong University of Science and Technology, Dr. Xinxia Tian van de the Institute of Seawater Desalination and Multipurpose Utilization en hun teamleden hebben gezamenlijk gewerkt en nieuwe RO-membranen ontwikkeld met langdurige en stabiele hoge prestaties door tegelijkertijd de oorspronkelijke perm-selectiviteit en anti-biofouling-eigenschap te verbeteren.

Hun werk verbetert de prestaties van TFC PA RO-membranen aanzienlijk, wat waardevolle technische richtlijnen biedt voor ontzilting in de toekomst. Deze studie is gepubliceerd in Frontiers of Environmental Science &Engineering .

In deze studie werd de Mg-Al-CO₃ HT-nanodeeltjes werden opgenomen in PA-lagen tijdens grensvlakpolymerisatie door te dispergeren in organische oplossingen. HT-opname werd uitgevoerd met een dubbele rol, het verbeteren van de waterstroom en het fungeren als entplaatsen. De HT-opname verhoogde de waterflux zonder de zoutafstoting op te offeren, wat het verlies compenseerde dat werd veroorzaakt door de volgende entreactie. Het blootgestelde oppervlak van HT fungeerde als entplaats voor anti-biofouling-middel dimethyloctadecyl[3-(trimethoxysilyl)propyl]ammoniumchloride (DMOT-PAC).

De combinatie van HT-opname en DMOTPAC-enting gaf RO-membranen een hoge perm-selectiviteit en anti-biofouling eigenschappen. De waterflux van PA-HT-0.06 was 49,8 L/m ² •h, die 16,4% hoger was dan die van het ongerepte membraan. De zoutafstoting van PA-HT-0.06 was 99,1%, wat vergelijkbaar was met die van het ongerepte membraan. Wat betreft de vervuiling van negatief geladen lysozym, was de waterfluxterugwinning van het gemodificeerde membraan hoger dan die van het ongerepte membraan (bijv. 86,8% PA-HT-0,06 vergeleken met 78,2% PA-ongerept). Het sterilisatiepercentage van PA-HT-0.06 voor E. coli en B. subtilis was 97,3% en 98,7%.

Deze studie is de eerste die de vorming van covalente bindingen tussen DMOTPAC- en HT-nanodeeltjes ingebed in PA-matrix rapporteert om RO-membranen te verkrijgen met zowel hoge perm-selectiviteit als anti-biofouling-eigenschappen. De integratie van nanodeeltjes en het transplanteren van functionele groepen belooft de ontwikkeling van RO-membranen met hoge permselectiviteit en anti-biofouling-eigenschappen. + Verder verkennen

Wetenschappers snijden hun tanden in nieuwe scheidingstechnologie