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, met als doel een hoge scheidingsselectiviteit en sterke vervuilingsweerstand van nanofiltratie (NF)-membranen te bereiken . De strategie omvat herschikking van de zwelling van polyamiden, geïnduceerd door ionische vloeistof (IL), wat diepe transplantatie van polyelektrolyten mogelijk maakt. Het onderzoek werd gepubliceerd in het AIChE Journal .

NF is een veelbelovend, energiezuinig scheidingsproces voor waterzuivering en terugwinning van hulpbronnen. Membraanvervuiling, oftewel de ophoping van stoffen op het membraanoppervlak en de poriën, blijft echter een hardnekkig probleem tijdens praktische toepassingen. Het kan een verhoogde transmembraanweerstand, een verminderde permeaatflux en veranderingen in de scheidingsselectiviteit veroorzaken, wat leidt tot een verslechtering van de kwaliteit van het geproduceerde water.

Post-enten wordt 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 een aanzienlijke vernauwing of verstopping van de poriën, wat leidt tot een verlies aan permeabiliteit. Bovendien hebben monogeladen oppervlakken moeite om gemengde verontreinigingen 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 openingseigenschappen van het NF-membraan werden verbeterd", legt prof. Wan uit. .

Het voorgestelde systeem maakte gebruik van de sterke affiniteit van het IL voor de polyamidelaag en de lage diffusie-sterische hindering van EtOH om polyamide-zwelling te induceren en diepe enting van PEI te bereiken. Dit maakte ook het doelgericht vullen van grotere poriën mogelijk, wat resulteerde in een smallere poriegrootteverdeling. De diepe enting van aminogroepen maakte de polyamidelaag zeer hydrofiel en vrijwel ladingsneutraal, waardoor een uitstekend aangroeiwerend vermogen tegen hydrofobe macromoleculen en gemengd geladen moleculen behouden bleef.

Bovendien vertoonde het NF-membraan opmerkelijke stabiliteit op het gebied van antifouling en scheidingsselectiviteit op lange termijn bij tests met respectievelijk verkooksingsafvalwater en melasse. De prestaties waren vergelijkbaar met die van de NF270.

"Deze studie benadrukt de mogelijkheid om door IL geïnduceerde diepe enting van polyelektrolyten te gebruiken om de aangroeiwerende prestaties van NF-membranen te verbeteren", zegt prof. Luo Jianquan, de corresponderende auteur van de studie. "Het onderstreept het belang van oplosmiddeleigenschappen bij het entgedrag en biedt een veelzijdig platform voor de fabricage van geavanceerde NF-membranen voor de behandeling van afvalwater en het terugwinnen van hulpbronnen."

Meer informatie: Lulu Liu et al, Ionische vloeistof-geïnduceerde diepe enting van polyelektrolyt om de polyamidelaag te hervormen voor aangroeiwerend nanofiltratiemembraan, AIChE Journal (2023). DOI:10.1002/aic.18204

Aangeboden door de Chinese Academie van Wetenschappen