Il rivestimento mirato migliora le membrane di ossido di grafene per la nanofiltrazione

22 gennaio 2021

di Li Yuan, Accademia Cinese delle Scienze

La nanofiltrazione (NF) è una tecnologia avanzata per il trattamento delle acque reflue contenenti microinquinanti organici (OMP).

Recentemente, un gruppo di ricerca guidato dal Prof. Wan Yinhua dell’Istituto di ingegneria di processo (IPE) dell’Accademia cinese delle scienze ha sviluppato una membrana di nanofiltrazione di ossido di grafene stabile con dimensioni dei pori uniformi per rimuovere gli OMP.

Lo studio è stato pubblicato sul Chemical Engineering Journal il 20 gennaio.

Propone di combinare la strategia di amplificazione del segnale e la chimica dei difetti per ridurre la distribuzione delle dimensioni dei pori della membrana, offrendo così un metodo promettente per preparare membrane NF altamente selettive.

L'ossido di grafene (GO) mostra un grande potenziale nel setacciamento molecolare da utilizzare in NF. Le membrane GO vengono generalmente preparate impilando nanofogli GO su uno strato di supporto poroso. Tuttavia, l’uso delle membrane GO è limitato a causa della loro bassa stabilità in ambienti acquosi.

Inoltre, grandi difetti derivanti dalla deposizione non uniforme di nanofogli GO possono far sì che le membrane abbiano una bassa capacità di ritenzione e possono anche causare gravi incrostazioni della membrana.

Nel loro studio, i ricercatori hanno proposto una strategia di modifica mirata per migliorare contemporaneamente la capacità antivegetativa delle membrane GO e regolarne i nanocanali.

Gli ioni ferrici (Fe3+) vengono prima aggiunti alla soluzione GO per preparare una membrana GO stabile (GO-Fe). "Il Fe3+ aggiunto può amplificare il segnale dei difetti sulla membrana GO-Fe dove si formano difetti trasversali più grandi a causa dell'interazione repulsiva tra i nanofogli GO adiacenti", ha affermato il Prof. Luo Jianquan dell'IPE.

La superficie della membrana GO-Fe viene successivamente modificata da uno strato di rivestimento mirato costituito da acido tannico-amminopropiltrietossisilano (TA-APTES) e i difetti della membrana più grandi con più Fe3+ vengono quindi riparati dal rivestimento TA-APTES più spesso. Un tale rivestimento TA-APTES "maculato" può contemporaneamente migliorare la capacità antivegetativa e restringere la distribuzione delle dimensioni dei pori della membrana GO mediata da Fe3+.

"Rispetto alle membrane NF in poliammide disponibili in commercio, la nostra membrana GO con rivestimento mirato mostra rigetti più elevati e più stabili su vari OMP, anche in funzionamento a lungo termine, filtrazione a flusso incrociato o ad alta pressione", ha affermato il Prof. Luo.

Maggiori informazioni: Sushuang Li et al. Restringimento dei difetti mediato da ioni ferrici della membrana di nanofiltrazione di ossido di grafene per una rimozione efficace di microinquinanti organici, Chemical Engineering Journal (2021). DOI: 10.1016/j.cej.2021.128587

Fornito dall'Accademia Cinese delle Scienze