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Aug 17, 2023

Forscher entwickeln neuartiges Antifouling-Nanofil

Bild des Hauptsitzes der Chinesischen Akademie der Wissenschaften: Durch ionische Flüssigkeit induziertes Tiefenpfropfen von Polyelektrolyt zur Reformierung der Polyamidschicht für Antifouling-Nanofiltrationsmembranen mehr anzeigen Bildnachweis: Bild von LIU

Hauptsitz der Chinesischen Akademie der Wissenschaften

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Bildnachweis: Bild von LIU Lulu

Eine neue Post-Modifikationsstrategie wurde von einer Forschungsgruppe unter der Leitung von Prof. WAN Yinhua vom Institut für Verfahrenstechnik (IPE) der Chinesischen Akademie der Wissenschaften vorgeschlagen, die darauf abzielt, eine hohe Trennselektivität und eine starke Fouling-Resistenz bei der Nanofiltration (NF) zu erreichen. Membranen. Die Strategie beinhaltet eine durch ionische Flüssigkeit (IL) induzierte Umlagerung der Polyamidquellung, die die tiefe Pfropfung von Polyelektrolyten erleichtert. Die Studie wurde im AIChE Journal veröffentlicht.

NF ist ein vielversprechendes energiearmes Trennverfahren zur Wasserreinigung und Ressourcenrückgewinnung. Membranfouling, also die Ansammlung von Stoffen auf der Membranoberfläche und in Poren, bleibt jedoch im praktischen Einsatz ein anhaltendes Problem. Dies kann zu einem erhöhten Transmembranwiderstand, einem verringerten Permeatfluss und Änderungen in der Trennselektivität führen, was zu einer Verschlechterung der Qualität des erzeugten Wassers führt.

Postgrafting wird häufig verwendet, um NF-Membranen zu modifizieren und ihre Verschmutzungstendenz durch Anpassung ihrer Hydrophilie und Ladungseigenschaften zu verringern. Allerdings führt die Oberflächenveredelung häufig zu einer erheblichen Verengung oder Verstopfung der Poren, was zu einem Verlust der Permeabilität führt. Darüber hinaus haben einfach geladene Oberflächen Schwierigkeiten, gemischten Verschmutzungen mit unterschiedlichen Ladungen zu widerstehen.

„In unserer Strategie verwendeten wir eine ionische Flüssigkeit (IL)-Ethanol (EtOH), um die tiefe Pfropfung von Polyethylenimin (PEI) zu induzieren und die Polyamidschicht neu anzuordnen, wodurch die Oberflächen- und Öffnungseigenschaften der NF-Membran verbessert wurden“, erklärte Prof. WAN .

Das vorgeschlagene System nutzte die starke Affinität der IL zur Polyamidschicht und die geringe sterische Diffusionshinderung von EtOH, um das Quellen des Polyamids zu induzieren und eine tiefe Pfropfung von PEI zu erreichen. Dadurch konnten auch größere Poren gezielt gefüllt werden, was zu einer engeren Porengrößenverteilung führte. Durch das tiefe Aufpfropfen von Aminogruppen wurde die Polyamidschicht stark hydrophil und nahezu ladungsneutral, wodurch eine hervorragende Antifouling-Fähigkeit gegenüber hydrophoben Makromolekülen und gemischt geladenen Molekülen erhalten blieb.

Darüber hinaus zeigte die NF-Membran bei Tests mit Koksabwasser bzw. Melasse eine bemerkenswerte langfristige Antifouling- und Trennselektivitätsstabilität. Seine Leistung war vergleichbar mit NF270.

„Diese Studie unterstreicht die Möglichkeit, die IL-induzierte Tiefenpfropfung von Polyelektrolyten zu nutzen, um die Antifouling-Leistung von NF-Membranen zu verbessern“, sagte Prof. LUO Jianquan, der korrespondierende Autor der Studie. „Sie unterstreicht die Bedeutung der Lösungsmitteleigenschaften für das Pfropfungsverhalten. und bietet eine vielseitige Plattform für die Herstellung fortschrittlicher NF-Membranen für die Abwasserbehandlung und Ressourcenrückgewinnung.“

AIChE-Journal

10.1002/aic.18204

Durch ionische Flüssigkeit induzierte tiefe Pfropfung von Polyelektrolyt zur Reformierung der Polyamidschicht für eine Antifouling-Nanofiltrationsmembran

10. August 2023

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