研究者らはイオン液体を使用した新しい防汚ナノ濾過膜を開発

2023 年 8 月 11 日

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中国科学院、Liu Jia 著

中国科学院プロセス工学研究所（IPE）の万銀華教授率いる研究グループは、ナノ濾過（NF）膜の高い分離選択性と強力な汚れ耐性を達成することを目的とした、新しい後修飾戦略を提案した。 。 この戦略には、イオン液体 (IL) によって誘発されるポリアミドの膨潤再配列が含まれており、これにより高分子電解質の深いグラフト化が促進されます。 この研究はAIChEジャーナルに掲載された。

NF は、水の浄化と資源回収のための有望な低エネルギー分離プロセスです。 しかし、膜ファウリングとは、膜表面や細孔に物質が蓄積することを指し、実用化においては依然として問題となっています。 これは膜貫通抵抗の増加、透過流束の減少、分離選択性の変化を引き起こし、生成される水の品質低下につながる可能性があります。

ポストグラフトは、NF 膜を修飾し、その親水性と帯電特性を調整することで汚れの傾向を減らすために一般的に使用されています。 しかし、表面グラフト化は多くの場合、細孔の大幅な狭窄または閉塞をもたらし、透過性の損失につながります。 さらに、一価に帯電した表面は、異なる電荷を持つ混合汚染物質に抵抗するのに苦労します。

「私たちの戦略では、イオン液体 (IL)-エタノール (EtOH) を使用してポリエチレンイミン (PEI) の深いグラフト化を誘導し、ポリアミド層を再配列して、NF 膜の表面と開口部の特性を改善しました」とワン教授は説明しました。 。

提案されたシステムは、ポリアミド層に対する IL の強い親和性と EtOH の低い拡散立体障害を利用して、ポリアミドの膨潤を誘導し、PEI の深いグラフト化を達成しました。 これにより、より大きな細孔をターゲットに充填することも可能になり、細孔サイズの分布がより狭くなります。 アミノ基の深いグラフト化により、ポリアミド層は親水性が高く、電荷がほぼ中性になり、疎水性高分子や混合荷電分子に対する優れた防汚能力が維持されます。

さらに、NF 膜は、コークス化廃水と糖蜜でそれぞれテストした場合、顕著な長期防汚性と分離選択性の安定性を実証しました。 性能はNF270と同等でした。

「この研究は、ILによる高分子電解質の深部グラフト化を利用してNF膜の防汚性能を向上させる可能性を強調している」と研究の責任著者であるLuo Jianquan教授は述べた。 「これはグラフト挙動における溶媒特性の重要性を強調し、廃水処理と資源回収のための高度なNF膜の製造のための多用途プラットフォームを提供します。」

詳しくは： Lulu Liu ら、防汚ナノ濾過膜のポリアミド層を再形成するための高分子電解質のイオン液体誘起深部グラフト化、AIChE Journal (2023)。 DOI: 10.1002/aic.18204

中国科学院提供