A osmose reversa (OR) tem atraído grande atenção por sua ampla aplicabilidade em água salobra e dessalinização de água do mar. As membranas RO de poliamida (PA) compostas de filme fino (TFC) que consistem em uma camada de separação densa e uma camada de suporte porosa têm sido os principais produtos desse campo. No entanto, a permeabilidade-seletividade relativamente baixa da membrana PA RO e a incrustação da membrana da membrana TFC RO limitam a ampla aplicabilidade das membranas TFC PA RO.
A síntese de membranas nanocompostas tem se mostrado uma excelente tecnologia para combinar as vantagens de polímeros e nanomateriais inorgânicos. O desempenho nativo da membrana RO pode ser melhorado ajustando a composição e a estrutura. Por exemplo, hidrotalcita (HT) foi dispersa em uma solução aquosa e incorporada na matriz de PA na etapa de polimerização interfacial para construir canais de transporte para água.

A membrana obtida exibiu alta seletividade perm com fluxo de água aumentado sem sacrificar a rejeição de sal. Além disso, a modificação da membrana (incluindo incorporação de nanopartículas, revestimento de superfície e enxerto) provou ser uma abordagem eficiente para prevenir a bioincrustação. Entre eles, o enxerto de agentes anti-bioincrustantes em nanopartículas embutidas na matriz de PA pode ser uma excelente estratégia para dotar as membranas de RO com propriedades anti-bioincrustantes sem danificar a matriz de PA.

As nanopartículas de HT contêm hidroxilas abundantes, que podem reagir com siloxi ou agentes de acoplamento de silano, permitindo o enxerto anti-biofouling. Consequentemente, novas membranas TFC RO com alta perm-seletividade e propriedade anti-biofouling podem ser obtidas empregando nanopartículas de HT como dopantes nas camadas de PA e enxertando agentes de acoplamento de silano contendo grupos funcionais anti-biofouling na superfície da membrana.

Inspirado nas propriedades de nanopartículas HT e agentes de acoplamento de silano contendo amônio quaternário, o Prof. Jian Wang do Instituto de Dessalinização da Água do Mar e Utilização Multifuncional, o Prof. Zhun Ma da Universidade de Ciência e Tecnologia de Shangdong, Dr. Xinxia Tian do Instituto O Institute of Seawater Dessalination and Multipurpose Utilization e seus membros da equipe trabalharam em conjunto e desenvolveram novas membranas de RO com alto desempenho prolongado e estável, melhorando simultaneamente a seletividade de permanente original e a propriedade anti-bioincrustação.

Seu trabalho melhora muito o desempenho das membranas TFC PA RO, que fornecem orientação técnica valiosa para dessalinização no futuro. Este estudo foi publicado em Frontiers of Environmental Science &Engineering .

Neste estudo, o Mg-Al-CO₃ Nanopartículas de HT foram incorporadas em camadas de PA durante a polimerização interfacial por dispersão em soluções orgânicas. A incorporação de HT foi realizada com um duplo papel, aumentando o fluxo de água e atuando como sítios de enxertia. A incorporação de HT aumentou o fluxo de água sem sacrificar a rejeição do sal, compensando a perda causada pela reação de enxertia seguinte. A superfície exposta do HT atuou como sítios de enxertia para o agente anti-bioincrustante dimetiloctadecil[3-(trimetoxissilil)propil]cloreto de amônio (DMOT-PAC).

A combinação de incorporação de HT e enxerto de DMOTPAC dotou as membranas de RO com alta perm-seletividade e propriedades anti-biofouling. O fluxo de água de PA-HT-0,06 foi de 49,8 L/m ² •h, que foi 16,4% superior ao da membrana primitiva. A rejeição de sal de PA-HT-0,06 foi de 99,1%, que foi comparável à da membrana primitiva. Quanto à incrustação da lisozima carregada negativamente, a recuperação do fluxo de água da membrana modificada foi superior à da membrana pura (por exemplo, 86,8% de PA-HT-0,06 em comparação com 78,2% de PA-pristina). A taxa de esterilização de PA-HT-0,06 para E. coli e B. subtilis foi de 97,3% e 98,7%.

Este estudo é o primeiro a relatar a formação de ligações covalentes entre DMOTPAC e nanopartículas de HT incorporadas na matriz de PA para obter membranas RO com alta perm-seletividade e propriedades anti-biofouling. A incorporação de nanopartículas de integração e enxertia de grupo funcional promete o desenvolvimento de membranas RO com alta permseletividade e propriedades anti-biofouling. + Explorar mais

Cientistas lançam mão da nova tecnologia de separação