Um grupo de pesquisa liderado pelo Prof. Wan Yinhua do Instituto de Engenharia de Processos (IPE) da Academia Chinesa de Ciências desenvolveu um espaçador de membrana antiincrustante inspirado em tentáculos de coral por meio do crescimento sequencial de escovas de polímero funcionais na superfície do espaçador. O estudo foi publicado no AIChE Journal .



A incrustação dos espaçadores de membrana leva a um aumento na queda de pressão e à redução da vida útil dos módulos de membrana. A limpeza desses espaçadores sujos é um desafio devido às fortes interações entre espaçadores e membranas incrustantes.

A incorporação de medicamentos em revestimentos anti-incrustantes permite a inativação eficiente de bactérias por meio da liberação de medicamentos. No entanto, as superfícies antimicrobianas são inadequadas para processos de produção como a separação por biofermentação-membrana. Além disso, eles têm o potencial de promover o crescimento de bactérias resistentes aos medicamentos devido aos longos tempos de inativação.

Ao longo da evolução natural, os corais adquiriram características distintas marcadas por baixa energia superficial e morfologia controlável, dotando-os de propriedades anti-incrustantes e autolimpantes. "Inspirando-nos nos tentáculos de coral, utilizamos reações de polimerização radical de transferência de átomo (ATRP) para criar uma camada de baixa energia livre de superfície (LSFE) controlável pela morfologia na superfície do espaçador, melhorando efetivamente as características antiincrustantes e de autolimpeza do espaçador, "disse o Prof. .

Em uma reação ATRP de duas etapas, escovas de polímero sensíveis à temperatura, especificamente poli-N-isopropilacrilamida (PNIPAM), e escovas de polímero fluorado antiincrustantes, conhecidas como poli-2-perfluorooctil) metacrilato de etila (PFOEMA), foram imobilizadas consecutivamente no espaçador. superfície. O espaçador modificado apresentou menor energia superficial, consequentemente reduzindo a adsorção de incrustantes.

Além disso, o PNIPAM conferiu significativa capacidade de resposta à temperatura à camada anti-incrustante, permitindo o controle da rugosidade interfacial e aumentando a capacidade de hidratação. O espaçador modificado reduziu o incremento da queda de pressão e a adsorção de incrustações em 61,7% e 89,3%, respectivamente, em comparação com um espaçador de polipropileno disponível comercialmente.

"Esta abordagem inovadora resolve o compromisso entre a anti-adsorção em superfícies fluoradas e a hidrofobicidade, fornecendo informações valiosas sobre o controle da transferência de massa em microescala", disse o Prof. Luo Jianquan, autor correspondente do estudo. “Acreditamos que esta abordagem tem o potencial de fornecer orientação em vários campos, incluindo preparação de módulo de membrana anti-incrustante, biossensor e imunoensaios”.

Mais informações: Jiachen Huang et al, Espaçador de membrana antiincrustante inspirado em tentáculos de coral:uma solução natural para prevenção de bioincrustantes, AIChE Journal (2024). DOI:10.1002/aic.18391
Fornecido pela Academia Chinesa de Ciências