Autor:Editor del sitio Hora de publicación: 2022-09-09 Origen:Sitio
membranas NF se originó en la década de 1970 con el desarrollo de membranas compuestas de RO de capa delgada y en 1978, Cadotte et al.preparó la primera membrana compuesta de poliamida NF de capa delgada utilizando piperazina (PIP) y cloruro de 1,3,5-homoftaloílo (TMC).Ha sido ampliamente utilizado en el tratamiento de agua y aguas residuales, productos biofarmacéuticos e ingeniería de alimentos debido a su alta eficiencia en la retención de iones multivalentes, mayor flujo de agua, menor tasa de retención de NaCl y baja presión de proceso y ahorro de energía en comparación con RO.
Actualmente, la mayoría membranas NF comerciales son membranas compuestas de poliamida, que constan de una capa de separación de poliamida (50-100 nm), una capa de soporte porosa (~50 um) y una capa no tejida (~100 um).La capa de no tejido en la parte inferior se utiliza para aumentar la resistencia mecánica de la membrana, la capa de soporte porosa en el medio suele estar compuesta de polialumbre (Psf) o poliéter alumbre (PES), mientras que la capa separadora de poliamida, como la capa de retención principal es principalmente un material de poliamida obtenido por polimerización de PIP con TMC.
Las membranas NF tienen una precisión de separación entre Membranas UF y RO, reteniendo eficazmente iones multivalentes y pequeñas moléculas orgánicas con pesos moleculares de 200 a 2000 Da, y eliminando parcialmente iones monovalentes y sustancias con pesos moleculares <200.Sin embargo, debido a las diferencias en la estructura de los poros y las propiedades superficiales de las membranas de UF, NF y RO, el rendimiento de separación de las tres membranas difiere significativamente.
La separación mecanismo de membranas UF es principalmente exclusión por tamaño, que retiene solutos con diámetros mayores que el tamaño de poro de la membrana, mientras que las membranas de OI generalmente se consideran densas y no porosas, siguiendo el mecanismo de disolución-difusión, que separa solutos y solventes a través de diferencias en difusividad y solubilidad dentro el polímeroLas membranas NF, por otro lado, generalmente se consideran membranas de separación cargadas con una estructura microporosa a nanoescala, con una gran carga negativa en la superficie y un tamaño de poro principalmente alrededor de 1 nm, lo que corresponde a un peso molecular de 300-500 Da.
Actualmente, el mecanismo de separación de las membranas NF generalmente se considera que es una combinación de tres factores, a saber, el tamizado por tamaño, el efecto donnan y el efecto dieléctrico.efecto dieléctrico.) El efecto donnan, también conocido como repulsión electrostática, revela la diferencia en la distribución de la concentración de sustancias cargadas en una membrana cargada, es decir, un aumento en la valencia de iones con las mismas propiedades eléctricas que la membrana aumenta la retención, mientras que un el aumento de la valencia de los iones con propiedades eléctricas opuestas a la membrana disminuye la retención.El efecto dieléctrico se divide en 2 áreas principales: la barrera de energía de solvatación y las fuerzas de imagen.Ambos mecanismos surgen debido a las limitaciones espaciales y de nanoescala extremas presentes en las separaciones de membrana NF y están influenciados por la repulsión de las cargas eléctricas.
En términos simples, debido a las diferentes constantes dielectricas de las moleculas de agua en los poros de la nanomembrana y en la masa, la energía de solvatación de los iones que ingresan a los poros de la membrana NF desde la solución en masa aumenta, es decir, se crea una barrera de energía que afecta la partición de iones dentro y fuera de los poros de la membrana, lo cual está relacionado con el valor al cuadrado del estado de valencia del ion.Por otro lado, debido a la diferencia en las constantes dieléctricas del agua y los materiales de la membrana polimérica, los iones en solución afectan a ambos para producir diferentes grados de polarización, lo que a su vez produce una carga polarizada en la interfaz entre las dos fases. , y este fenómeno de polarización inducida por iones que actúa a su vez sobre los iones mismos se conoce como efecto de fuerza de espejo.
Como el efecto dieléctrico es independiente de la naturaleza cargada de los iones, a menudo se usa para complementar la alta retención de iones multivalentes (especialmente iones multivalentes de carga opuesta) por membranas NF.
