เทคโนโลยีใหม่เพื่อปรับปรุงการเลือกสรรสูงและป้องกันการเปรอะเปื้อนของเมมเบรนรีเวิร์สออสโมซิส

เทคโนโลยีรีเวิร์สออสโมซิส (RO) ได้รับความสนใจอย่างมาก เนื่องจากมีการใช้งานอย่างกว้างขวางสำหรับการแยกเกลือออกจากน้ำทะเลกร่อยและน้ำทะเล เมมเบรนรีเวิร์สออสโมซิสแบบฟิล์มบางคอมโพสิต (TFC) (PA) ซึ่งประกอบด้วยชั้นแยกหนาแน่นและชั้นรองรับที่มีรูพรุน เป็นผลิตภัณฑ์ชั้นนำในด้านนี้ อย่างไรก็ตาม ความสามารถในการซึมผ่านต่ำของเยื่อ PA RO และการเปรอะเปื้อนของเมมเบรนรีเวิร์สออสโมซิส TFC จำกัดการใช้เมมเบรน PA RO TFC อย่างแพร่หลาย googletag.cmd.push(function() { googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2′); });
การสังเคราะห์เมมเบรนนาโนคอมโพสิตได้พิสูจน์แล้วว่าเป็นวิธีการที่ยอดเยี่ยมในการรวมข้อดีของวัสดุนาโนโพลีเมอร์และอนินทรีย์ ลักษณะตามธรรมชาติของเยื่อรีเวิร์สออสโมซิสสามารถปรับปรุงได้โดยการปรับองค์ประกอบและโครงสร้างอย่างละเอียด ตัวอย่างเช่น ไฮโดรทัลไซต์ (HT) ถูกกระจายไปในสารละลายที่เป็นน้ำและรวมไว้ในเมทริกซ์ PA ที่ขั้นตอนของพอลิเมอไรเซชันระหว่างผิวเพื่อสร้างช่องทางการลำเลียงน้ำ
เยื่อที่ได้จะมีความสามารถในการซึมผ่านสูงและการไหลของน้ำเพิ่มขึ้นโดยไม่ทำให้คุณสมบัติการต้านทานเกลือลดลง นอกจากนี้ การปรับเปลี่ยนเมมเบรน รวมถึงการรวมตัวของอนุภาคนาโน การเคลือบผิว และการปลูกถ่ายอวัยวะ ได้แสดงให้เห็นว่าเป็นแนวทางที่มีประสิทธิภาพในการป้องกันการเกิดคราบทางชีวภาพ ในหมู่พวกเขา การปลูกถ่ายสารป้องกันการเปรอะเปื้อนบนอนุภาคนาโนที่ฝังอยู่ในเมทริกซ์ PA ถือเป็นกลยุทธ์ที่ยอดเยี่ยมในการมอบคุณสมบัติป้องกันการเปรอะเปื้อนเพื่อรีเวิร์สออสโมซิสเมมเบรนโดยไม่ทำลายเมทริกซ์ PA
อนุภาคนาโน HT อุดมไปด้วยหมู่ไฮดรอกซิล ซึ่งสามารถทำปฏิกิริยากับกลุ่มไซลอกซีของสารเชื่อมต่อไซเลน เพื่อให้ได้กราฟต์กันเพรียง ดังนั้น เมมเบรนรีเวิร์สออสโมซิส TFC ใหม่ที่มีคุณสมบัติการคัดเลือกสูงและป้องกันการเปรอะเปื้อนสามารถรับได้โดยใช้อนุภาคนาโน HT เป็นสารเจือปนในชั้น PA และการปลูกถ่ายกราฟต์สารเชื่อมต่อไซเลนกลุ่มฟังก์ชันป้องกันการเปรอะเปื้อนบนพื้นผิวเมมเบรน
ศาสตราจารย์ Wang Jian จาก Institute of Desalination and Integrated Seawater Utilization, Prof. Ma Zhong จาก Shandong University of Science and Technology, Dr. Tian Xinxia จาก Chinese Academy of Sciences โดยได้รับแรงบันดาลใจจากลักษณะของอนุภาคนาโน HT และสารเชื่อมต่อไซเลนที่มีควอเทอร์นารี เกลือแอมโมเนียม และสมาชิกในทีมของพวกเขาด้วยกัน มีความพยายามในการพัฒนาเมมเบรนรีเวิร์สออสโมซิสรูปแบบใหม่ที่มีเสถียรภาพประสิทธิภาพสูงในระยะยาวโดยการปรับปรุงการเลือกการซึมผ่านและป้องกันการเปรอะเปื้อนแบบเดิมไปพร้อมๆ กัน
งานของพวกเขาปรับปรุงประสิทธิภาพของเมมเบรนรีเวิร์สออสโมซิส TFC PA อย่างมีนัยสำคัญ และให้คำแนะนำทางเทคนิคที่มีคุณค่าสำหรับอนาคตของการกรองน้ำทะเล การศึกษานี้ตีพิมพ์ในวารสาร Frontiers of Environmental Science & Engineering
ในการศึกษานี้ อนุภาคนาโน Mg-Al-CO3 HT ถูกรวมเข้ากับชั้น PA โดยการกระจายตัวในสารละลายอินทรีย์ระหว่างการเกิดพอลิเมอไรเซชันระหว่างผิว การรวม HT เข้าไปมีบทบาทสองประการ คือ เพิ่มการไหลของน้ำ และทำหน้าที่เป็นจุดต่อกิ่ง การรวม HT เข้าด้วยกันจะเพิ่มการไหลของน้ำโดยไม่ทำให้การปฏิเสธเกลือลดลง เพื่อชดเชยการสูญเสียที่เกิดจากปฏิกิริยาการกราฟต์ที่ตามมา พื้นผิวที่สัมผัสของ HT ทำหน้าที่เป็นจุดกราฟต์สำหรับสารกันเพรียงไดเมทิลออกทาเดซิล[3-(ไตรเมทอกซีไซลิล)โพรพิล]แอมโมเนียมคลอไรด์ (DMOT-PAC)
การผสมผสานระหว่างการรวม HT และการปลูกถ่าย DMOTPAC ทำให้เยื่อรีเวิร์สออสโมซิสมีคุณสมบัติในการซึมผ่านสูงและมีคุณสมบัติป้องกันการเปรอะเปื้อน อัตราการไหลของน้ำของ PA-NT-0.06 อยู่ที่ 49.8 ลิตร/เมตร2·ชม. ซึ่งสูงกว่าเมมเบรนดั้งเดิมถึง 16.4% ระดับการปฏิเสธเกลือ PA-HT-0.06 คือ 99.1% ซึ่งเทียบได้กับระดับการปฏิเสธของเมมเบรนดั้งเดิม สำหรับการปนเปื้อนของไลโซไซม์ที่มีประจุลบ การนำฟลักซ์ในน้ำของเมมเบรนที่ดัดแปลงกลับคืนมาจะสูงกว่าเมมเบรนดั้งเดิม (เช่น 86.8% สำหรับ PA-HT-0.06 เทียบกับ 78.2% สำหรับ PA-ดั้งเดิม) ระดับฤทธิ์ฆ่าเชื้อแบคทีเรียของ PA-HT-0.06 ต่อ Escherichia coli และ Bacillus subtilis อยู่ที่ 97.3% และ 98.7% ตามลำดับ
การศึกษาครั้งนี้เป็นครั้งแรกที่รายงานการก่อตัวของพันธะโควาเลนต์ระหว่างอนุภาคนาโน DMOTPAC และ HT ที่ฝังอยู่ในเมทริกซ์ PA เพื่อผลิตเยื่อกรองรีเวอร์สออสโมซิสที่มีความสามารถในการซึมผ่านสูงและคุณสมบัติป้องกันการเปรอะเปื้อน การรวมเอาอนุภาคนาโนแบบบูรณาการและการกราฟต์กลุ่มเชิงฟังก์ชันช่วยให้สามารถพัฒนาเมมเบรนรีเวิร์สออสโมซิสที่มีคุณสมบัติการซึมผ่านสูงและคุณสมบัติป้องกันการเปรอะเปื้อน
ข้อมูลเพิ่มเติม: Xinxia Tian และคณะ การเตรียมเมมเบรนรีเวิร์สออสโมซิสที่มีคุณสมบัติคัดเลือกและป้องกันการเปรอะเปื้อนสูงสำหรับการกรองน้ำทะเล พรมแดนด้านวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมสิ่งแวดล้อม (2021) ดอย: 10.1007/s11783-021-1497-0
หากคุณพบการพิมพ์ผิด ความไม่ถูกต้อง หรือต้องการส่งคำขอเพื่อแก้ไขเนื้อหาของหน้านี้ โปรดใช้แบบฟอร์มนี้ สำหรับคำถามทั่วไป โปรดใช้แบบฟอร์มการติดต่อของเรา สำหรับคำติชมทั่วไป โปรดใช้ส่วนความคิดเห็นสาธารณะด้านล่าง (โปรดแนะนำ)
ความคิดเห็นของคุณเป็นสิ่งสำคัญมากสำหรับเรา อย่างไรก็ตาม เนื่องจากปริมาณข้อความจำนวนมาก เราจึงไม่สามารถรับประกันการตอบกลับเป็นรายบุคคลได้
ที่อยู่อีเมลของคุณใช้เพื่อแจ้งให้ผู้รับทราบว่าใครเป็นผู้ส่งอีเมลเท่านั้น ที่อยู่ของคุณหรือที่อยู่ของผู้รับจะไม่ถูกนำมาใช้เพื่อวัตถุประสงค์อื่นใด ข้อมูลที่คุณป้อนจะปรากฏในอีเมลของคุณและจะไม่ถูกจัดเก็บโดย Phys.org ในรูปแบบใดๆ
รับการอัปเดตรายสัปดาห์และ/หรือรายวันในกล่องจดหมายของคุณ คุณสามารถยกเลิกการสมัครได้ตลอดเวลาและเราจะไม่เปิดเผยข้อมูลของคุณกับบุคคลที่สาม
เว็บไซต์นี้ใช้คุกกี้เพื่ออำนวยความสะดวกในการนำทาง วิเคราะห์การใช้บริการของเรา รวบรวมข้อมูลเพื่อปรับแต่งโฆษณา และจัดเตรียมเนื้อหาจากบุคคลที่สาม โดยการใช้เว็บไซต์ของเรา คุณรับทราบว่าคุณได้อ่านและเข้าใจนโยบายความเป็นส่วนตัวและข้อกำหนดการใช้งานของเราแล้ว