Käänteisosmoositeknologia (RO) on herättänyt paljon huomiota, koska se on laajasti sovellettavissa murto- ja meriveden suolanpoistoon. Ohutkalvokomposiitti (TFC) polyamidi (PA) käänteisosmoosikalvot, jotka koostuvat tiheästä erotuskerroksesta ja huokoisesta tukikerroksesta, ovat olleet tämän alan johtavia tuotteita. PA RO -kalvojen alhainen läpäisevyys ja TFC-käänteisosmoosikalvojen likaantuminen rajoittavat kuitenkin PA RO TFC -kalvojen laajaa käyttöä. googletag.cmd.push(function() { googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2'); });
Nanokomposiittikalvojen synteesi on osoittautunut erinomaiseksi menetelmäksi yhdistää polymeeristen ja epäorgaanisten nanomateriaalien edut. Käänteisosmoosikalvojen luonnollisia ominaisuuksia voidaan parantaa hienosäätämällä koostumusta ja rakennetta. Esimerkiksi hydrotalsiitti (HT) dispergoitiin vesiliuokseen ja sisällytettiin PA-matriisiin rajapintapolymeroinnin vaiheessa veden kuljetuskanavien luomiseksi.
Tuloksena olevilla kalvoilla on korkea läpäisevyyden selektiivisyys ja lisääntynyt veden virtaus tinkimättä suolan hylkivyydestä. Lisäksi kalvon modifiointi, mukaan lukien nanohiukkasten sisällyttäminen, pinnan päällystäminen ja oksastus, on osoittautunut tehokkaaksi keinoksi estää biofouling. Niiden joukossa kiinnittymisenestoaineiden oksastaminen PA-matriisiin upotettuihin nanopartikkeleihin on erinomainen strategia anti-fouling-ominaisuuksien antamiseksi käänteisosmoosikalvoille vahingoittamatta PA-matriisia.
HT-nanohiukkasissa on runsaasti hydroksyyliryhmiä, jotka voivat reagoida silaanikytkentäaineiden siloksiryhmien kanssa saavuttaakseen antifouling-oksastuksen. Siksi uusi TFC-käänteisosmoosikalvo, jolla on korkea selektiivisyys ja kiinnittymisenesto-ominaisuudet, voidaan saada käyttämällä HT-nanohiukkasia lisäaineina PA-kerroksessa ja oksastamalla kalvon pinnalle anti-fouling-funktionaalisia ryhmiä sisältäviä silaanikytkentäaineita.
Professori Wang Jian suolanpoiston ja integroidun meriveden käytön instituutista, professori Ma Zhong Shandongin tiede- ja teknologiayliopistosta, tohtori Tian Xinxia Kiinan tiedeakatemiasta, inspiraationsa HT-nanohiukkasten ja kvaternäärisiä kytkentäaineita sisältävien silaanien ominaisuuksista ammoniumsuolat. ja heidän tiiminsä jäsenet yhdessä. On pyritty kehittämään uudentyyppistä käänteisosmoosikalvoa, jolla on pitkäaikainen vakaa korkea suorituskyky parantamalla samanaikaisesti alkuperäistä läpäisevyyden selektiivisyyttä ja likaantumisenestoa.
Heidän työnsä paransi merkittävästi TFC PA-käänteisosmoosikalvojen suorituskykyä ja tarjosi arvokkaita teknisiä neuvoja meriveden suolanpoiston tulevaisuutta varten. Tutkimus julkaistiin Frontiers of Environmental Science & Engineering -lehdessä.
Tässä tutkimuksessa Mg-Al-CO3 HT-nanohiukkaset sisällytettiin PA-kerrokseen dispergoimalla orgaaniseen liuokseen rajapintapolymeroinnin aikana. HT:n sisällyttämisellä on kaksinkertainen rooli: se parantaa veden virtausta ja toimii oksastuspaikkana. HT:n sisällyttäminen lisäsi veden virtausta uhraamatta suolan hylkäämistä, mikä kompensoi myöhemmän oksastusreaktion aiheuttamia häviöitä. HT:n paljastettu pinta toimii oksastuspaikkana antifouling-aineelle dimetyylioktadekyyli[3-(trimetoksisilyyli)propyyli]ammoniumkloridille (DMOT-PAC).
HT-yhdisteen ja DMOTPAC-oksastuksen yhdistelmä antaa käänteisosmoosikalvoille korkean läpäisevyyden selektiivisyyden ja likaantumisenesto-ominaisuudet. PA-NT-0.06:n vesivirtaus oli 49,8 l/m2·h, mikä on 16,4 % suurempi kuin alkuperäisen kalvon. PA-HT-0,06-suolan hyljintäaste oli 99,1 %, mikä on verrattavissa alkuperäisen kalvon hylkäysasteeseen. Mitä tulee negatiivisesti varautuneeseen lysotsyymikontaminaatioon, modifioidun kalvon vesivirtauksen talteenotto oli korkeampi kuin alkuperäisen kalvon (esim. 86,8 % PA-HT-0,06:lle versus 78,2 % PA-alkuperäiselle). PA-HT-0.06:n bakterisidinen aktiivisuus Escherichia colia ja Bacillus subtilista vastaan oli 97,3 % ja 98,7 %, vastaavasti.
Tämä tutkimus on ensimmäinen, joka raportoi kovalenttisten sidosten muodostumisesta PA-matriiseihin upotettujen DMOTPAC- ja HT-nanohiukkasten välillä käänteisosmoosikalvojen tuottamiseksi, joilla on korkea läpäisevyyden selektiivisyys ja kiinnittymisenesto-ominaisuudet. Integroitujen nanopartikkelien sisällyttäminen ja funktionaalisten ryhmien oksastus mahdollistavat käänteisosmoosikalvojen kehittämisen, joilla on korkea läpäisevyyden selektiivisyys ja anti-fouling-ominaisuudet.
Lisätietoja: Xinxia Tian et al., Käänteisosmoosikalvon valmistus, jolla on korkea selektiivisyys ja kiinnittymisenesto-ominaisuudet meriveden suolanpoistoon, Frontiers in Environmental Science and Engineering (2021). DOI: 10.1007/s11783-021-1497-0
Jos kohtaat kirjoitusvirheen, epätarkkuuden tai haluat lähettää tämän sivun sisällön muokkauspyynnön, käytä tätä lomaketta. Yleisissä kysymyksissä ole hyvä ja käytä yhteydenottolomakettamme. Yleistä palautetta varten käytä alla olevaa julkista kommenttiosiota (suosituksia kiitos).
Palautteesi on meille erittäin tärkeää. Viestien määrän vuoksi emme kuitenkaan voi taata yksittäisiä vastauksia.
Sähköpostiosoitettasi käytetään vain ilmoittamaan vastaanottajille, kuka viestin lähetti. Osoitettasi tai vastaanottajan osoitetta ei käytetä mihinkään muuhun tarkoitukseen. Antamasi tiedot näkyvät sähköpostissasi, eikä Phys.org tallenna niitä missään muodossa.
Saat viikoittaisia ja/tai päivittäisiä päivityksiä postilaatikkoosi. Voit peruuttaa tilauksen milloin tahansa, emmekä koskaan jaa tietojasi kolmansille osapuolille.
Tämä verkkosivusto käyttää evästeitä navigoinnin helpottamiseksi, palveluidemme käytön analysoimiseksi, tietojen keräämiseksi mainosten personoimiseksi ja sisällön tarjoamiseksi kolmansilta osapuolilta. Käyttämällä verkkosivustoamme vahvistat, että olet lukenut ja ymmärtänyt tietosuojakäytäntömme ja käyttöehdot.
Postitusaika: 04-04-2023