Nowy typ kwasoodpornej membrany nanofiltracyjnej (NF) o wysokiej przepuszczalności do efektywnego oczyszczania kwaśnych ścieków

Zespół badawczy kierowany przez profesora Wan Yinhua z Instytutu Inżynierii Procesowej Chińskiej Akademii Nauk opracował nowy typ wysokoprzepuszczalnej kwasoodpornej membrany nanofiltracyjnej (NF) do wydajnego oczyszczania kwaśnych ścieków. Badania zostały opublikowane w Journal of Chemical Engineering 14 sierpnia.

NF to energooszczędna i przyjazna dla środowiska technologia oczyszczania i separacji ścieków przemysłowych. Jednak ze względu na hydrolizę wiązań amidowych większość dostępnych na rynku membran poliamidowych NF wykazuje niską stabilność w roztworach mocnego kwasu.

W ramach tych badań naukowcy przygotowali kwasoodporną membranę NF z przestrajalną charakterystyką warstwy rozdzielającej w oparciu o prosty, wieloetapowy proces polimeryzacji międzyfazowej (IP) wspomagany aktywacją powierzchni.

W tej strategii, nowy tani monomer wodny (3-aminobenzenosulfonamid, ABSA) stosuje się do reakcji z chlorkiem trimezoilu (TMC) w celu przygotowania warstwy pośredniej poli(amidosulfonamidu) (PASA), a następnie przeprowadza się aktywację powierzchni. Wreszcie na środkowej warstwie tworzona jest pozbawiona wad warstwa wierzchnia PASA.

Stabilna struktura sulfonamidu ABSA' może zapobiegać bezpośredniemu atakowi kwasu. Co ważne, wraz ze wzrostem liczby ułożonych warstw PASA folia wykazuje lepszą ciągłość i wyższą selektywność, głównie dlatego, że wyższa zawartość monomeru może przyspieszyć proces IP i tłumić nadmiar między reakcją ABSA i TMC.

Co ciekawe, ze względu na hydrolizę nowo utworzonej warstwy PASA podczas procesu aktywacji powierzchni, aktywowana warstwa pośrednia PASA wykazuje zwiększoną hydrofilowość powierzchni, gładkość i elektroujemność, co może sprzyjać późniejszemu powstawaniu reakcji IP z wyższą przepuszczalnością i pozbawioną defektów warstwą rozdzielającą sól jest odrzucana.

Korzystając z silnego efektu wykluczenia rozmiaru, membrana wykazuje idealną szybkość retencji barwnika w warunkach kwaśnych i akceptowalną wydajność odbarwiania rzeczywistych ścieków wypłukiwanych z żywicy. Ponadto wykazuje również doskonałą kwasoodporność oraz zadowalające działanie przeciwporostowe i długotrwałą stabilność.

Praca ta zapewnia niedrogą strategię poprawy przepuszczalności i zdolności przeciwporostowych kwasoodpornych membran NF. Przewiduje się, że znajdzie zastosowanie w oczyszczaniu ścieków kwaśnych w przemyśle włókienniczym i spożywczym.