A tecnologia de osmose reversa (RO) tem atraído muita atenção devido à sua ampla aplicabilidade para dessalinização de água salobra e do mar. Membranas de osmose reversa compostas de filme fino (TFC) de poliamida (PA), consistindo de uma camada de separação densa e uma camada de suporte porosa, têm sido os produtos líderes neste campo. No entanto, a baixa permeabilidade das membranas PA RO e a incrustação das membranas de osmose reversa TFC limitam o uso generalizado de membranas PA RO TFC. googletag.cmd.push(function() { googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2′); });
A síntese de membranas nanocompósitos tem provado ser um excelente método para combinar as vantagens dos nanomateriais poliméricos e inorgânicos. As características naturais das membranas de osmose reversa podem ser melhoradas através do ajuste fino da composição e estrutura. Por exemplo, a hidrotalcite (HT) foi dispersa numa solução aquosa e incluída na matriz de PA na fase de polimerização interfacial para criar canais de transporte de água.
As membranas resultantes exibem alta seletividade de permeabilidade e maior fluxo de água sem sacrificar a repelência ao sal. Além disso, a modificação da membrana, incluindo incorporação de nanopartículas, revestimento superficial e enxerto, demonstrou ser uma abordagem eficaz para prevenir a bioincrustação. Entre eles, enxertar agentes antiincrustantes em nanopartículas incorporadas na matriz de PA é uma excelente estratégia para conferir propriedades antiincrustantes às membranas de osmose reversa sem danificar a matriz de PA.
As nanopartículas HT são ricas em grupos hidroxila, que podem reagir com os grupos siloxi dos agentes de acoplamento de silano para obter enxerto anti-incrustante. Portanto, uma nova membrana de osmose reversa TFC com alta seletividade e propriedades antiincrustantes pode ser obtida usando nanopartículas de HT como dopantes na camada de PA e enxertando agentes de acoplamento de silano contendo grupo funcional antiincrustante na superfície da membrana.
Prof. Wang Jian do Instituto de Dessalinização e Utilização Integrada da Água do Mar, Prof. Ma Zhong da Universidade de Ciência e Tecnologia de Shandong, Dr. Tian Xinxia da Academia Chinesa de Ciências, inspirado nas características das nanopartículas HT e agentes de acoplamento de silano contendo quaternário sais de amônio. e membros de sua equipe juntos. Esforços foram feitos para desenvolver um novo tipo de membrana de osmose reversa com alto desempenho estável a longo prazo, melhorando simultaneamente a seletividade da permeabilidade original e o antiincrustante.
Seu trabalho melhorou significativamente o desempenho das membranas de osmose reversa TFC PA e forneceu conselhos técnicos valiosos para o futuro da dessalinização da água do mar. O estudo foi publicado na revista Frontiers of Environmental Science & Engineering.
Neste estudo, nanopartículas de Mg-Al-CO3 HT foram incorporadas a uma camada de PA por dispersão em solução orgânica durante a polimerização interfacial. A inclusão de HT desempenha um papel duplo, melhorando o fluxo de água e servindo como local de enxertia. A inclusão de HT aumentou o fluxo de água sem sacrificar a rejeição de sal, compensando as perdas causadas pela reação de enxertia subsequente. A superfície exposta do HT serve como local de enxerto para o agente anti-incrustante cloreto de dimetiloctadecil[3-(trimetoxissilil)propil]amônio (DMOT-PAC).
A combinação de incorporação de HT e enxerto DMOTPAC confere às membranas de osmose reversa alta seletividade de permeabilidade e propriedades antiincrustantes. O fluxo de água do PA-NT-0.06 foi de 49,8 l/m2·h, 16,4% maior que o da membrana original. O grau de rejeição do sal PA-HT-0,06 foi de 99,1%, o que é comparável ao da membrana original. No que diz respeito à contaminação por lisozima carregada negativamente, a recuperação do fluxo aquoso da membrana modificada foi superior à da membrana original (por exemplo, 86,8% para PA-HT-0,06 versus 78,2% para PA-original). O grau de atividade bactericida do PA-HT-0,06 contra Escherichia coli e Bacillus subtilis foi de 97,3% e 98,7%, respectivamente.
Este estudo é o primeiro a relatar a formação de ligações covalentes entre nanopartículas de DMOTPAC e HT incorporadas em matrizes de PA para produzir membranas de osmose reversa com alta seletividade de permeabilidade e propriedades antiincrustantes. A incorporação de nanopartículas integradas e enxerto de grupos funcionais permitem o desenvolvimento de membranas de osmose reversa com alta seletividade de permeabilidade e propriedades antiincrustantes.
Mais informações: Xinxia Tian et al., Preparação de uma membrana de osmose reversa com alta seletividade e propriedades antiincrustantes para dessalinização de água do mar, Frontiers in Environmental Science and Engineering (2021). DOI: 10.1007/s11783-021-1497-0
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Horário da postagem: 04/01/2023