I ricercatori sviluppano nuove membrane di nanofiltrazione antivegetativa utilizzando liquido ionico

11 agosto 2023

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di Liu Jia, Accademia Cinese delle Scienze

Una nuova strategia post-modifica è stata proposta da un gruppo di ricerca guidato dal Prof. Wan Yinhua dell'Istituto di ingegneria di processo (IPE) dell'Accademia cinese delle scienze, con l'obiettivo di ottenere un'elevata selettività di separazione e una forte resistenza alle incrostazioni delle membrane di nanofiltrazione (NF) . La strategia prevede il riarrangiamento del rigonfiamento della poliammide indotto dal liquido ionico (IL), che facilita l'innesto profondo del polielettrolita. Lo studio è stato pubblicato sulla rivista AIChE.

NF è un promettente processo di separazione a basso consumo energetico per la purificazione dell’acqua e il recupero delle risorse. Tuttavia, il fouling della membrana, che si riferisce all’accumulo di sostanze sulla superficie e sui pori della membrana, rimane un problema persistente durante le applicazioni pratiche. Può causare un aumento della resistenza transmembrana, una diminuzione del flusso del permeato e cambiamenti nella selettività della separazione, portando a un deterioramento della qualità dell'acqua prodotta.

Il post-innesto è stato comunemente utilizzato per modificare le membrane NF e ridurre la tendenza al fouling regolandone l'idrofilia e le proprietà caricate. Tuttavia, l’innesto superficiale spesso comporta un restringimento o un blocco significativo dei pori, con conseguente perdita di permeabilità. Inoltre, le superfici monocaricate faticano a resistere ai fouling misti con cariche diverse.

"Nella nostra strategia, abbiamo utilizzato un liquido ionico (IL)-etanolo (EtOH) per indurre l'innesto profondo di polietilenimmina (PEI) e riorganizzare lo strato di poliammide, migliorando le proprietà di superficie e di apertura della membrana NF", ha spiegato il Prof. Wan .

Il sistema proposto ha utilizzato la forte affinità dell'IL con lo strato di poliammide e il basso ostacolo sterico di diffusione dell'EtOH per indurre il rigonfiamento della poliammide e ottenere un innesto profondo di PEI. Ciò ha consentito anche il riempimento mirato dei pori più grandi, con conseguente distribuzione delle dimensioni dei pori più ristretta. Il profondo innesto di gruppi amminici ha reso lo strato di poliammide altamente idrofilo e quasi a carica neutra, mantenendo così un'eccellente capacità antivegetativa contro le macromolecole idrofobiche e le molecole cariche miste.

Inoltre, la membrana NF ha dimostrato una notevole stabilità antivegetativa a lungo termine e selettività di separazione quando testata rispettivamente con acque reflue di coke e melassa. Le sue prestazioni erano paragonabili a NF270.

"Questo studio evidenzia la possibilità di utilizzare l'innesto profondo di polielettroliti indotto da IL per migliorare le prestazioni antivegetative delle membrane NF", ha affermato il Prof. Luo Jianquan, l'autore corrispondente dello studio. "Sottolinea l'importanza delle proprietà dei solventi nel comportamento dell'innesto e fornisce una piattaforma versatile per la fabbricazione di membrane NF avanzate per il trattamento delle acque reflue e il recupero delle risorse."

Maggiori informazioni: Lulu Liu et al, Innesto profondo indotto da liquido ionico di polielettrolita per riformare lo strato di poliammide per la membrana di nanofiltrazione antivegetativa, AIChE Journal (2023). DOI: 10.1002/aic.18204

Fornito dall'Accademia Cinese delle Scienze