Diagrama de la membrana de doble carga fabricada mediante ingeniería de superficie química de catecol-amina. Crédito:CAO Yang
Un grupo de investigación dirigido por el profesor Wan Yinhua del Instituto de Ingeniería de Procesos (IPE) de la Academia de Ciencias de China ha desarrollado un sólido Membrana de nanofiltración suelta (NF) con doble carga para una separación de colorante / sal altamente eficiente. El estudio fue publicado en la Revista de ciencia de membranas el 21 de marzo.
NF es un método eficaz para el tratamiento de aguas residuales textiles. Sin embargo, La mayoría de las membranas NF disponibles comercialmente exhiben una baja selectividad en la separación de colorante / sal debido a su carga negativa, capa de separación densa.
Los investigadores prepararon una membrana NF con una capa de separación suelta y con doble carga basada en una estrategia simple de ingeniería de superficies química de catecol-amina.
En la estrategia, se revistió polietilenimina (PEI) sobre un sustrato de poliacrilonitrilo hidrolizado para construir una capa intermedia cargada positivamente, seguido de co-deposición de ácido tánico (TA) y ácido poli-γ-glutámico (γ-PGA) para diseñar una capa superior cargada negativamente.
La estructura de la capa de separación suelta se atribuyó a la reacción competitiva inducida por polifenoles, lo que significa las interacciones covalentes, enlaces de hidrógeno y adsorción electrostática entre TA, γ-PGA y PEI obstaculizaron la autopolimerización rápida y no uniforme de TA.
La reacción previa entre TA y γ-PGA podría debilitar aún más esas reacciones competitivas, ajustar el tamaño de los poros y la propiedad de carga, y mejorando así el rendimiento de separación.
Debido a la sinergia entre la exclusión de tamaño y la interacción electrostática de la capa de separación de carga dual suelta, La membrana preparada exhibió una excelente permeabilidad al agua (36,9 Lm-2h-1bar-1) con bajos rechazos de sal (11,1% para Na 2 ASI QUE 4 ) y alto rechazo a colorantes con carga positiva y negativa.
Es más, esta membrana de doble carga también mostró una excelente resistencia a los ácidos, así como un rendimiento antiincrustante satisfactorio y una estabilidad a largo plazo.
"Este trabajo proporciona una dimensión novedosa hacia el enfoque ecológico para la preparación de membranas de separación altamente selectivas, y esta estrategia de recubrimiento versátil se puede emplear para fabricar / modificar las membranas con propiedades controlables para varias aplicaciones de separación, ", dijo el profesor Luo Jianquan del IPE.
