Autor:Editor del sitio Hora de publicación: 2023-01-05 Origen:Sitio
Membranas NF nanocompuestas comunes se pueden clasificar como membranas NF con recubrimiento superficial (SLN), membranas nanodopadas con capa de poliamida (TFN) y membranas de matriz híbrida de nanomateriales (TFCn).La estructura y principales propiedades de estos tres tipos de membranas se muestran en la Tabla 2. Las membranas SLN se pueden obtener por injerto o deposición de nanomateriales sobre la superficie de capas de poliamida.La superficie de la membrana modificada por nanomateriales puede mejorar sustancialmente la resistencia de la membrana a la contaminación o las propiedades antibacterianas, aumentando así la eficiencia de limpieza de la membrana y extendiendo la vida útil de la membrana'.
Sin embargo, el revestimiento de superficie adicional aumenta inevitablemente la resistencia de la membrana, reduciendo así el flujo de agua a través de la membrana y aumentando la presión operativa y el consumo de energía.Liu et al.utilizaron cepillos de polímeros anfóteros para modificar la superficie de membranas comerciales, mejorando sustancialmente la hidrofilia de la superficie de la membrana.La adhesión de las membranas TFC modificadas a las proteínas del suero bovino se redujo significativamente, mejorando sustancialmente la resistencia de la membrana a la contaminación.Además, debido a la mayor hidrofilicidad de la superficie de la membrana, las membranas compuestas modificadas también redujeron significativamente el proceso de disolución-difusión de contaminantes hidrofóbicos como disruptores endocrinos o pesticidas, mejorando la eliminación de contaminantes hidrofóbicos.Guo et al.usó un recubrimiento de dopamina para modificar las membranas NF comerciales NF90 y descubrió que el aumento de la hidrofilia de la superficie de la membrana contribuía a la eliminación de los disruptores endocrinos.
En el futuro, Membrana TFC el diseño no solo debe considerar la eliminación de sal, sino también centrarse en la eliminación selectiva de contaminantes para garantizar la reutilización segura de los efluentes.Los enlaces amida en la capa de poliamida de las membranas NF convencionales son susceptibles al ataque y degradación del cloro, lo que resulta en tasas de eliminación reducidas.Las membranas TFC con recubrimiento superficial o injertadas evitan el contacto directo entre la capa de poliamida y el cloro, mejorando así la resistencia al cloro de la membrana.
Además de injertar/revestir nanomateriales en la superficie de la membrana, también se pueden preparar membranas TFN nanodopadas de alto rendimiento dopando las partículas dentro de la capa de poliamida. JEONG et al.incorporó nanomateriales de zeolita (diámetro de poro de 0,4 nm) en la capa de poliamida durante la polimerización interfacial para mejorar el flujo de agua de la membrana compuesta de película delgada.
El flujo de agua de la membranas TFN modificadas con zeolita fue el doble que el del grupo de control, pero la tasa de retención de NaCl de las membranas TFN no se redujo significativamente.Posteriormente, los investigadores llevaron a cabo investigaciones sobre la preparación y aplicación de membranas TFN y comercializaron con éxito membranas TFN (por ejemplo, la membrana de desalinización NanoH2O de LG y la membrana de ósmosis directa Aquaporin A/S1 de AQUAPORIN basada en canales de agua proteicos).Además de las aplicaciones de desalinización, las membranas TFN también tienen un gran potencial en aplicaciones de tratamiento y reutilización de agua.En términos de selectividad de membrana, las membranas modificadas mostraron cierta disminución en la tasa de eliminación de sal, pero su retención de disruptores endocrinos mejoró significativamente, lo que demuestra el gran potencial de las membranas TFN NF dopadas con MOF en la reutilización del agua.Sin embargo, las membranas TFN también tienen algunas deficiencias obvias, por ejemplo, su estabilidad a largo plazo después del dopaje con nanopartículas y la evaluación de sus propiedades toxicológicas.
Además, se encontró que después de 10 años de uso, las membranas TFN muestran una mejora limitada en el rendimiento (por ejemplo, una mejora limitada en la permeabilidad al agua) y una disminución en la selectividad (posiblemente debido a la aglomeración de nanomateriales que crean defectos dentro de la capa de PA).Otro común membrana NF nanodopada es la adición de nanomateriales a la solución de fundición para producir un sustrato nanodopado por conversión de fase, seguido de polimerización interfacial para producir una membrana compuesta de sustrato híbrido (TFCn) de nanomaterial. JEONG et al.primero agregó zeolita a un sustrato de polialum para producir una membrana TFCn basada en zeolita, y la membrana TFCn modificada tenía un mayor flujo de agua y una mejor resistencia a la compresión (compactación).
Desde entonces, las membranas TFNn se han utilizado ampliamente en la ósmosis directa, donde el aumento de la hidrofilia y la porosidad del sustrato reduce la polarización de la concentración intramembrana (ICP) y aumenta el flujo de agua de la membrana.Sin embargo, algunos estudios han demostrado que los materiales de sustrato nanodopados tienen un mayor impacto en el proceso de polimerización interfacial, lo que conduce a una disminución de la selectividad de la membrana.
