Nanofiltratie (NF) is een geavanceerde technologie voor de behandeling van afvalwater dat organische microverontreinigingen (OMP's) bevat.

Onlangs, een onderzoeksgroep onder leiding van prof. Wan Yinhua van het Institute of Process Engineering (IPE) van de Chinese Academie van Wetenschappen ontwikkelde een stabiel grafeenoxide-nanofiltratiemembraan met uniforme poriegrootte om OMP's te verwijderen.

De studie werd gepubliceerd in de Tijdschrift voor chemische technologie op 20 januari.

Het stelt voor om signaalversterkingsstrategie en defectchemie te combineren om de verdeling van de membraanporiegrootte te verminderen, en biedt daarmee een veelbelovende methode voor het maken van zeer selectieve NF-membranen.

Grafeenoxide (GO) vertoont een groot potentieel in moleculaire zeven voor gebruik in NF. GO-membranen worden over het algemeen gemaakt door GO-nanobladen op een poreuze steunlaag te stapelen. Echter, het gebruik van GO-membranen is beperkt vanwege hun lage stabiliteit in waterige omgevingen.

In aanvulling, grote defecten als gevolg van niet-uniforme afzetting van GO-nanobladen kunnen ertoe leiden dat membranen een lage retentiecapaciteit hebben en kunnen ook ernstige membraanvervuiling veroorzaken.

In hun studie hebben de onderzoekers stelden een gerichte modificatiestrategie voor om tegelijkertijd de antifoulingcapaciteit van GO-membranen te verbeteren en hun nanokanalen te reguleren.

IJzerionen (Fe ₃ ⁺ ) worden eerst aan de GO-oplossing toegevoegd om een ​​stabiel GO-membraan (GO-Fe) te bereiden. "De toegevoegde Fe ₃ ⁺ kan het signaal van de defecten op het GO-Fe-membraan versterken waar grotere transversale defecten ontstaan ​​​​door de afstotende interactie tussen de aangrenzende GO-nanobladen, " zei Prof. Luo Jianquan van IPE.

Het GO-Fe-membraanoppervlak wordt vervolgens gemodificeerd door een gerichte coatinglaag bestaande uit looizuur-aminopropyltriethoxysilaan (TA-APTES), en de grotere membraandefecten met meer Fe ₃ ⁺ worden vervolgens gepatcht door de dikkere TA-APTES-coating. Een dergelijke "gespikkelde" TA-APTES-coating kan tegelijkertijd de antifoulingcapaciteit verbeteren en de poriegrootteverdeling van het Fe verkleinen. ₃ ⁺ -gemedieerd GO-membraan.

"Vergeleken met de in de handel verkrijgbare polyamide NF-membranen, ons GO-membraan met gerichte coating vertoont hogere en stabielere afstotingen op verschillende OMP's, zelfs bij langdurig gebruik, cross-flow filtratie of onder hoge druk, " zei prof. Luo.