La technologie de l’osmose inverse (RO) a attiré beaucoup d’attention en raison de sa large applicabilité pour le dessalement de l’eau saumâtre et de l’eau de mer. Les membranes d'osmose inverse en polyamide (PA) composites à couches minces (TFC), constituées d'une couche de séparation dense et d'une couche de support poreuse, sont les produits phares dans ce domaine. Cependant, la faible perméabilité des membranes PA RO et l’encrassement des membranes d’osmose inverse TFC limitent l’utilisation généralisée des membranes PA RO TFC. googletag.cmd.push(function() { googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2′); });
La synthèse de membranes nanocomposites s'est avérée être une excellente méthode pour combiner les avantages des nanomatériaux polymères et inorganiques. Les caractéristiques naturelles des membranes d’osmose inverse peuvent être améliorées en affinant la composition et la structure. Par exemple, l'hydrotalcite (HT) a été dispersée dans une solution aqueuse et incluse dans la matrice PA au stade de la polymérisation interfaciale pour créer des canaux de transport d'eau.
Les membranes résultantes présentent une sélectivité de perméabilité élevée et un débit d'eau accru sans sacrifier la répulsion du sel. De plus, la modification de la membrane, y compris l’incorporation de nanoparticules, le revêtement de surface et le greffage, s’est avérée être une approche efficace pour prévenir l’encrassement biologique. Parmi eux, le greffage d'agents antisalissure sur des nanoparticules incorporées dans la matrice PA est une excellente stratégie pour conférer des propriétés antisalissure aux membranes d'osmose inverse sans endommager la matrice PA.
Les nanoparticules HT sont riches en groupes hydroxyles, qui peuvent réagir avec les groupes siloxy des agents de couplage silane pour réaliser un greffage antisalissure. Par conséquent, une nouvelle membrane d'osmose inverse TFC présentant une sélectivité élevée et des propriétés antisalissure peut être obtenue en utilisant des nanoparticules HT comme dopants dans la couche de PA et en greffant des agents de couplage silane contenant un groupe fonctionnel antisalissure sur la surface de la membrane.
Le professeur Wang Jian de l'Institut de dessalement et d'utilisation intégrée de l'eau de mer, le professeur Ma Zhong de l'Université des sciences et technologies du Shandong, le Dr Tian Xinxia de l'Académie chinoise des sciences, inspirés par les caractéristiques des nanoparticules HT et des agents de couplage silane contenant du quaternaire sels d'ammonium. , et les membres de leur équipe ensemble. Des efforts ont été faits pour développer un nouveau type de membrane d'osmose inverse avec des performances élevées et stables à long terme en améliorant simultanément la sélectivité de perméabilité d'origine et l'antisalissure.
Leurs travaux ont considérablement amélioré les performances des membranes d’osmose inverse TFC PA et ont fourni de précieux conseils techniques pour l’avenir du dessalement de l’eau de mer. L'étude a été publiée dans la revue Frontiers of Environmental Science & Engineering.
Dans cette étude, des nanoparticules de Mg-Al-CO3 HT ont été incorporées dans une couche de PA par dispersion dans une solution organique lors de la polymérisation interfaciale. L'inclusion de HT joue un double rôle, améliorant le débit d'eau et servant de site de greffage. L'inclusion de HT a augmenté le débit d'eau sans sacrifier le rejet du sel, compensant ainsi les pertes causées par la réaction de greffage ultérieure. La surface exposée du HT sert de site de greffage pour l'agent antisalissure chlorure de diméthyloctadécyl[3-(triméthoxysilyl)propyl]ammonium (DMOT-PAC).
La combinaison de l'incorporation de HT et du greffage de DMOTPAC confère aux membranes d'osmose inverse une sélectivité de perméabilité élevée et des propriétés antisalissure. Le débit d'eau du PA-NT-0.06 était de 49,8 l/m2·h, soit 16,4 % de plus que celui de la membrane d'origine. Le degré de rejet du sel PA-HT-0,06 était de 99,1 %, comparable à celui de la membrane originale. En ce qui concerne la contamination par le lysozyme chargé négativement, la récupération du flux aqueux de la membrane modifiée était supérieure à celle de la membrane d'origine (par exemple, 86,8 % pour le PA-HT-0,06 contre 78,2 % pour le PA-original). Le degré d'activité bactéricide du PA-HT-0,06 contre Escherichia coli et Bacillus subtilis était respectivement de 97,3 % et 98,7 %.
Cette étude est la première à rapporter la formation de liaisons covalentes entre les nanoparticules DMOTPAC et HT intégrées dans des matrices PA pour produire des membranes d'osmose inverse avec une sélectivité de perméabilité élevée et des propriétés antisalissure. L'incorporation de nanoparticules intégrées et le greffage de groupes fonctionnels permettent le développement de membranes d'osmose inverse avec une sélectivité de perméabilité élevée et des propriétés antisalissure.
Informations complémentaires : Xinxia Tian et al., Préparation d'une membrane d'osmose inverse à haute sélectivité et propriétés antisalissure pour le dessalement de l'eau de mer, Frontiers in Environmental Science and Engineering (2021). DOI : 10.1007/s11783-021-1497-0
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Heure de publication : 04 janvier 2023