연구원들은 이온성 액체를 사용하여 새로운 방오 나노여과막을 개발했습니다.

2023년 8월 11일

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작성자: Liu Jia, 중국과학원

중국과학원 공정공학연구소(IPE) Wan Yinhua 교수가 이끄는 연구 그룹은 나노여과(NF) 멤브레인의 높은 분리 선택성과 강력한 내오염성을 달성하는 것을 목표로 새로운 수정 후 전략을 제안했습니다. . 이 전략에는 이온성 액체(IL)에 의해 유도된 폴리아미드 팽윤 재배열이 포함되며, 이는 고분자 전해질 심접합을 촉진합니다. 이 연구는 AIChE 저널에 게재되었습니다.

NF는 수질 정화 및 자원 회수를 위한 유망한 저에너지 분리 공정입니다. 그러나 막 표면과 기공에 물질이 축적되는 것을 의미하는 막 오염은 실제 적용 중에 지속적인 문제로 남아 있습니다. 이는 막 투과 저항 증가, 투과 흐름 감소, 분리 선택성 변화를 유발하여 생산된 물의 품질을 저하시킬 수 있습니다.

포스트그라프팅은 일반적으로 NF 멤브레인을 수정하고 친수성과 전하 특성을 조정하여 오염 경향을 줄이는 데 사용되었습니다. 그러나 표면 접목으로 인해 기공이 상당히 좁아지거나 차단되어 투과성이 손실되는 경우가 많습니다. 또한 단일 전하를 띤 표면은 서로 다른 전하를 지닌 혼합 오염물에 저항하는 데 어려움을 겪습니다.

Wan 교수는 “우리 전략에서 이온성 액체(IL)-에탄올(EtOH)을 사용하여 폴리에틸렌이민(PEI)의 깊은 그래프팅을 유도하고 폴리아미드 층을 재배열하여 NF 막의 표면과 개구 특성을 개선했습니다.”라고 Wan 교수는 설명했습니다. .

제안된 시스템은 폴리아미드 층에 대한 IL의 강한 친화력과 EtOH의 낮은 확산 입체 장애를 활용하여 폴리아미드 팽윤을 유도하고 PEI의 깊은 그래프팅을 달성했습니다. 이는 또한 더 큰 기공을 목표로 채울 수 있게 하여 기공 크기 분포를 더 좁게 만듭니다. 아미노기의 깊은 접목으로 폴리아미드 층을 친수성이 높고 전하 중성에 가깝게 만들어 소수성 고분자 및 혼합 전하 분자에 대한 우수한 방오 능력을 유지합니다.

또한, NF 막은 코크스 폐수와 당밀로 각각 테스트했을 때 탁월한 장기 방오 및 분리 선택 안정성을 보여주었습니다. 성능은 NF270과 비슷했습니다.

"이 연구는 NF 막의 방오 성능을 향상시키기 위해 IL에 의해 유발된 고분자 전해질의 깊은 접목을 사용할 수 있는 가능성을 강조합니다."라고 해당 연구의 교신 저자인 Luo Jianquan 교수는 말했습니다. "이는 접목 거동에서 용매 특성의 중요성을 강조하고 폐수 처리 및 자원 회수를 위한 고급 NF 멤브레인 제조를 위한 다양한 플랫폼을 제공합니다."

추가 정보: Lulu Liu 외, 오염 방지 나노여과막용 폴리아미드 층을 재형성하기 위한 고분자 전해질의 이온성 액체 유도 깊은 그래프팅, AIChE 저널(2023). DOI: 10.1002/aic.18204

중국과학원 제공