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May 28, 2023

Les chercheurs développent de nouvelles membranes de nanofiltration antisalissure utilisant un liquide ionique

11 août 2023 Cet article a été révisé conformément au processus éditorial et aux politiques de Science X. Les éditeurs ont mis en avant les attributs suivants tout en garantissant la crédibilité du contenu :

11 août 2023

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relire

par Liu Jia, Académie chinoise des sciences

Une nouvelle stratégie de post-modification a été proposée par un groupe de recherche dirigé par le professeur Wan Yinhua de l'Institut d'ingénierie des procédés (IPE) de l'Académie chinoise des sciences, visant à atteindre une sélectivité de séparation élevée et une forte résistance à l'encrassement des membranes de nanofiltration (NF). . La stratégie implique un réarrangement de gonflement du polyamide induit par un liquide ionique (IL), qui facilite le greffage profond de polyélectrolytes. L'étude a été publiée dans le journal AIChE.

Le NF est un procédé de séparation prometteur à faible consommation d’énergie pour la purification de l’eau et la récupération des ressources. Cependant, l’encrassement de la membrane, qui fait référence à l’accumulation de substances à la surface et dans les pores de la membrane, reste un problème persistant lors des applications pratiques. Cela peut entraîner une augmentation de la résistance transmembranaire, une diminution du flux de perméat et des changements dans la sélectivité de la séparation, entraînant une détérioration de la qualité de l'eau produite.

Le post-greffage a été couramment utilisé pour modifier les membranes NF et réduire la tendance à l'encrassement en ajustant leur hydrophilie et leurs propriétés chargées. Cependant, le greffage en surface entraîne souvent un rétrécissement ou un blocage important des pores, entraînant une perte de perméabilité. De plus, les surfaces monochargées ont du mal à résister aux salissures mixtes avec des charges différentes.

"Dans notre stratégie, nous avons utilisé un liquide ionique (IL)-éthanol (EtOH) pour induire le greffage profond de polyéthylèneimine (PEI) et réorganiser la couche de polyamide, améliorant ainsi les propriétés de surface et d'ouverture de la membrane NF", a expliqué le professeur Wan. .

Le système proposé utilisait la forte affinité de l'IL pour la couche de polyamide et la faible encombrement stérique de diffusion de l'EtOH pour induire un gonflement du polyamide et réaliser un greffage profond du PEI. Cela a également permis de combler de manière ciblée les pores les plus grands, ce qui a entraîné une distribution plus étroite de la taille des pores. Le greffage profond de groupes amino a rendu la couche de polyamide hautement hydrophile et presque neutre en termes de charge, conservant ainsi une excellente capacité antisalissure contre les macromolécules hydrophobes et les molécules chargées mixtes.

De plus, la membrane NF a démontré une remarquable stabilité antifouling et de sélectivité de séparation à long terme lorsqu'elle a été testée avec des eaux usées de cokéfaction et de la mélasse, respectivement. Ses performances étaient comparables à celles du NF270.

"Cette étude met en évidence la possibilité d'utiliser le greffage profond de polyélectrolytes induit par l'IL pour améliorer les performances antisalissure des membranes NF", a déclaré le professeur Luo Jianquan, l'auteur correspondant de l'étude. "Il souligne l'importance des propriétés des solvants dans le comportement du greffage et fournit une plate-forme polyvalente pour la fabrication de membranes NF avancées pour le traitement des eaux usées et la récupération des ressources."

Plus d'information: Lulu Liu et al, Greffe profonde induite par un liquide ionique de polyélectrolyte pour reformer une couche de polyamide pour une membrane de nanofiltration antifouling, AIChE Journal (2023). DOI : 10.1002/aic.18204

Fourni par l'Académie chinoise des sciences