ターゲットを絞ったコーティングにより、ナノ濾過用の酸化グラフェン膜が向上します

2021年1月22日

中国科学院、李源著

ナノ濾過 (NF) は、有機微量汚染物質 (OMP) を含む廃水を処理するための高度な技術です。

最近、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、OMPを除去するための均一な細孔サイズを備えた安定した酸化グラフェンナノ濾過膜を開発した。

この研究は1月20日にChemical Engineering Journalに掲載された。

それは、シグナル増幅戦略と欠陥化学を組み合わせて膜の孔径分布を低減することを提案しており、これにより、高選択性の NF 膜を調製するための有望な方法が提供されます。

酸化グラフェン (GO) は、NF で使用する分子ふるいにおいて大きな可能性を示しています。 GO 膜は一般に、GO ナノシートを多孔質支持層上に積層することによって調製されます。 ただし、GO メンブレンは水性環境での安定性が低いため、その使用は制限されています。

さらに、GO ナノシートの不均一な堆積に起因する大きな欠陥により、膜の保持能力が低下する可能性があり、深刻な膜の汚れも発生する可能性があります。

研究者らは研究の中で、GO膜の防汚能力の強化とナノチャネルの制御を同時に行うための、標的を絞った修飾戦略を提案した。

最初に鉄イオン (Fe3+) を GO 溶液に添加して、安定な GO 膜 (GO-Fe) を調製します。 IPEのLuo Jianquan教授は、「追加されたFe3+は、隣接するGOナノシート間の反発相互作用により、より大きな横欠陥が形成されるGO-Fe膜上の欠陥の信号を増幅する可能性がある」と述べた。

その後、GO-Fe 膜表面は、タンニン酸-アミノプロピルトリエトキシシラン (TA-APTES) からなるターゲット コーティング層によって修飾され、より多くの Fe3+ を含む大きな膜欠陥は、より厚い TA-APTES コーティングによって補修されます。 このような「斑点のある」TA-APTES コーティングは、同時に防汚能力を向上させ、Fe3+ 媒介 GO 膜の細孔径分布を狭くすることができます。

「市販のポリアミド NF メンブレンと比較して、ターゲットを絞ったコーティングを施した当社の GO メンブレンは、長期運転、クロスフローろ過、または高圧下でも、さまざまな OMP に対してより高く安定した阻止率を示します。」と Luo 教授は述べました。

詳しくは： Sushuang Liら。 有機微量汚染物質の強力な除去のための酸化グラフェンナノ濾過膜の第二鉄イオン媒介欠陥狭窄、Chemical Engineering Journal (2021)。 DOI: 10.1016/j.cej.2021.128587

中国科学院提供