La ósmosis inversa (OI) ha atraído gran atención por su amplia aplicabilidad en la desalinización de agua salobre y agua de mar. Las membranas RO de poliamida (PA) de compuesto de película delgada (TFC) que consisten en una capa de separación densa y una capa de soporte porosa han sido los productos líderes en este campo. Sin embargo, la permeabilidad-selectividad relativamente baja de la membrana PA RO y el ensuciamiento de la membrana TFC RO limitan la aplicabilidad generalizada de las membranas TFC PA RO.

La síntesis de membranas de nanocompuestos ha demostrado ser una excelente tecnología para combinar las ventajas de los polímeros y los nanomateriales inorgánicos. El rendimiento nativo de la membrana RO podría mejorarse ajustando la composición y la estructura. Por ejemplo, se dispersó hidrotalcita (HT) en una solución acuosa y se incorporó a la matriz de PA en el paso de polimerización interfacial para construir canales de transporte para el agua.

La membrana obtenida exhibió una alta selectividad de permeabilidad con un mayor flujo de agua sin sacrificar el rechazo de sal. Además, se ha demostrado que la modificación de la membrana (incluida la incorporación de nanopartículas, el revestimiento de la superficie y el injerto) es un método eficaz para prevenir la bioincrustación. Entre ellos, el injerto de agentes antibioincrustantes en nanopartículas incrustadas en la matriz de PA podría ser una excelente estrategia para dotar a las membranas de ósmosis inversa de propiedades antibioincrustantes sin dañar la matriz de PA.

Las nanopartículas HT contienen abundantes hidroxilos, que pueden reaccionar con el siloxi de los agentes de acoplamiento de silano, lo que permite el injerto antibioincrustante. En consecuencia, se pueden obtener membranas TFC RO novedosas con alta selectividad de permeabilidad y propiedades antiincrustantes biológicas mediante el empleo de nanopartículas HT como dopantes en las capas de PA e injertando agentes de acoplamiento de silano que contienen grupos funcionales antiincrustantes en la superficie de la membrana.

Inspirados por las propiedades de las nanopartículas HT y los agentes de acoplamiento de silano que contienen amonio cuaternario, el Prof. Jian Wang del Instituto de Desalinización de Agua de Mar y Utilización Multipropósito, el Prof. Zhun Ma de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Shangdong, el Dr. Xinxia Tian de la El Instituto de Desalinización y Utilización Multipropósito de Agua de Mar y los miembros de su equipo han trabajado conjuntamente y han desarrollado nuevas membranas de ósmosis inversa con un alto rendimiento prolongado y estable al mejorar la propiedad original de permeabilidad y antiincrustación biológica simultáneamente.

Su trabajo mejora en gran medida el rendimiento de las membranas TFC PA RO, lo que proporciona una valiosa orientación técnica para la desalinización en el futuro. Este estudio se publica en Frontiers of Environmental Science &Engineering .

En este estudio, el Mg-Al-CO₃ Las nanopartículas HT se incorporaron en capas de PA durante la polimerización interfacial al dispersarse en soluciones orgánicas. La incorporación de HT se realizó con un doble papel, potenciando el flujo de agua y actuando como sitios de injerto. La incorporación de HT aumentó el flujo de agua sin sacrificar el rechazo de sal, compensando la pérdida causada por la siguiente reacción de injerto. La superficie expuesta de HT actuó como sitio de injerto para el agente antibioincrustante dimetiloctadecil[3-(trimetoxisilil)propil] cloruro de amonio (DMOT-PAC).

La combinación de la incorporación de HT y el injerto de DMOTPAC dotó a las membranas de ósmosis inversa de una alta selectividad de permeabilidad y propiedades antibioincrustantes. El flujo de agua de PA-HT-0.06 fue de 49.8 L/m ² •h, que fue un 16,4% superior a la de la membrana prístina. El rechazo de sal de PA-HT-0,06 fue del 99,1 %, comparable al de la membrana prístina. En cuanto al ensuciamiento de la lisozima cargada negativamente, la recuperación del flujo de agua de la membrana modificada fue mayor que la de la membrana prístina (p. ej., 86,8 % de PA-HT-0,06 en comparación con 78,2 % de PA-prístina). La tasa de esterilización de PA-HT-0.06 para E. coli y B. subtilis fue del 97,3 % y 98,7 %.

Este estudio es el primero en informar sobre la formación de enlaces covalentes entre DMOTPAC y nanopartículas de HT incrustadas en una matriz de PA para obtener membranas de ósmosis inversa con alta selectividad de permeabilidad y propiedades antibioincrustantes. La incorporación de nanopartículas de integración y el injerto de grupos funcionales prometen el desarrollo de membranas de ósmosis inversa con alta permeabilidad y propiedades antiincrustantes. + Explora más

Los científicos se pusieron manos a la obra con la nueva tecnología de separación