Autor:Editor del sitio Hora de publicación: 2023-01-09 Origen:Sitio
Además de membranas NF dopadas con nanomateriales, la preparación de membranas de poliamida NF de alto rendimiento con una estructura de capa intermedia ha recibido una atención creciente en los últimos años.La estructura de capa intermedia de esta membrana se puede cubrir/depositar uniformemente sobre el sustrato para formar una estructura de capa múltiple antes de la formación de una capa de separación de poliamida mediante polimerización interfacial convencional. Al introducir el concepto de capa de sacrificio, Karan et al.utilizó nanocables de hidróxido de cadmio para modular la reacción de polimerización interfacial y la tasa de difusión del monómero de m-fenilendiamina para preparar una membrana de poliamida con una capa de separación ultrafina, lo que permitió que el flujo de agua de la membrana TFNi superara el de las membranas comerciales en aproximadamente 2 órdenes de magnitud, mientras que la selectividad de la membrana no se ve afectada, rompiendo el equilibrio permeabilidad-selectividad de la membrana.En los últimos años, cada vez más investigadores están construyendo membranas NF compuestas con nanopartículas de dimensión cero, nanocables unidimensionales, capas de nanoláminas bidimensionales y otros recubrimientos interfaciales como una capa intermedia a través del recubrimiento superficial, enlace covalente, codeposición, in situ. crecimiento y evaporación.
Comparado con Membranas convencionales de poliamida NF, las membranas compuestas basadas en una capa intermedia (TFNi) ofrecen mejoras significativas en el flujo de agua (normalmente un aumento de 2 a 10 veces) y la selectividad mediante los siguientes mecanismos:
1) Membranas TFNi tienen una estructura de capa intermedia altamente permeable que optimiza la ruta de transporte de agua (efecto de entrada) de la capa de poliamida.Específicamente, para las membranas NF convencionales sin una capa intermedia, bajo el supuesto de que el sustrato es impermeable, las moléculas de agua que pasan a través de la capa de separación de poliamida deben pasar a los poros del sustrato antes de ser recolectadas.Como resultado, la capa de poliamida a una distancia de los poros debe seguir un camino inclinado a través de la capa de poliamida de mayor resistencia.Con la adición de la capa intermedia, de acuerdo con el modelo de resistencia mínima hidráulica, las moléculas de agua preferirán un camino más corto a través de la capa de poliamida de mayor resistencia y un camino más largo a través de la capa intermedia suelta de menor resistencia, dando como resultado la ruta de transporte efectiva real del TFNi siendo la membrana un orden de magnitud inferior a la de una membrana NF convencional sin una capa intermedia, lo que aumenta significativamente el flujo de agua.
2) Optimización de la capa de separación de poliamida por el material de capa intermedia.La capa intermedia cambia la reacción de polimerización interfacial, eliminando la generación de poliamida dentro de los poros del sustrato durante la polimerización interfacial tradicional y reduciendo la resistencia de la membrana transmembrana.Al mismo tiempo, el material de la capa intermedia también tiene la ventaja de mejorar in situ la reacción de polimerización interfacial (p. ej., controlar la velocidad de reacción del monómero o dificultar el escape de nanoburbujas durante la polimerización interfacial, formando así más cavidades dentro de la capa separadora de poliamida), lo que da como resultado en una mejor capa selectiva de poliamida (por ejemplo, más delgada y de mayor reticulación), lo que mejora aún más el flujo de agua y selectividad de la membrana TFNi.
Yang et al.muestra esa Membranas TFNi con flujos altos puede reducir el consumo de energía hasta en un 80 % en aplicaciones de reutilización de agua donde la presión osmótica del fluido crudo es baja, al tiempo que mejora la retención de trazas de contaminantes.Sin embargo, la investigación existente sobre las membranas TFNi se ha centrado en la selectividad del agua y la sal, y se necesita investigación futura sobre la eliminación de trazas de contaminantes, metales pesados, subproductos de la desinfección, etc. El costo de las membranas TFNi, su estabilidad a largo plazo y la la lixiviación de nanomateriales dopados debe ser considerada en su totalidad.La investigación futura puede cuantificar el flujo de agua y los mecanismos de transferencia de agua/soluto y soluto/soluto de la capa intermedia a las membranas TFNi a través de más trabajo de simulación, e investigar la contaminación de la membrana y la resistencia al cloro en función de la capa intermedia para promover su aplicación en el tratamiento y la reutilización del agua. .
