Разработка нанофильтрационной мембраны

Рост населения и загрязнение водной среды усугубили водный кризис, серьезно повлияв на здоровье и устойчивое развитие экономики и общества, став одной из важнейших проблем, стоящих перед 21 веком.С повышением уровня жизни людей качество питьевой воды также постепенно повышалось, и получение качественной питьевой воды является насущной потребностью людей.По сравнению с традиционные процессы очистки воды, мембранная технология имеет преимущества небольшой занимаемой площади, высокой эффективности очистки и хорошего качества сточных вод, что привлекло большое внимание в области очистки воды и повторного использования воды.

Нанофильтрация (NF) обладает высокой эффективностью в удержании поливалентных солей и органических загрязнителей в воде, но имеет относительно низкую степень удерживания одновалентных солей, что обеспечивает селективное разделение одновалентных и поливалентных солей в смешанных системах, а также имеет преимущество низкого энергопотребления по сравнению с RO, и широко используется в опреснении, очистке питьевой воды, повторном использовании воды, очистке промышленных сточных вод и т. д. NF в основном использует тонкопленочную композитную (TFC) мембранную структуру, состоящую из слоя опреснения полиамида (PA), слоя ультрафильтрации (UF). (часто полиалюминиевые или полиэфирные квасцовые UF-мембраны и нетканый опорный слой. NF-мембраны имеют размер пор между RO и UF-мембранами и обладают высокой водопроницаемостью 5-20 л/(м3-ч-бар)]. По сравнению с мембраны обратного осмоса, Мембраны NF имеют скорость удержания более 90% для двухвалентных и многовалентных ионов и от 10% до 90% для одновалентных солей.

Однако существующие коммерческие мембраны NF также имеют весьма очевидные недостатки.Например, увеличение водного потока через мембрану обычно снижает степень удерживания растворенных веществ из-за взаимозависимого явления «компромисс» между проницаемостью и селективностью.В то же время мембраны NF имеют историю избыточного удаления (>90%) двухвалентных ионов (таких как ионы кальция, магния и других минералов), однако чрезмерное удаление этих минералов может привести к появлению «нездоровых» питьевая вода.В то же время степень удаления вредных для человека тяжелых металлов, фтора и следовых примесей, как правило, низка, что еще больше угрожает здоровью человека.Кроме того, мембраны НФ на основе полиамида менее устойчивы к хлору, и для обеспечения целостность мембраны, необходимо удалить остаточный хлор из мембранного процесса, но это увеличит соответствующие эксплуатационные расходы.

В последние годы, с развитием нанотехнологий, нанолегированные мембраны NF получили широкое внимание и исследования.Некоторые из наиболее типичных нанокомпозитных мембран включают мембраны NF с поверхностным покрытием (SLN), мембраны с нанолегированным слоем полиамида (TFN), мембраны со смешанной матрицей из наноматериалов (TFCn) и модифицированные мембраны NF на основе промежуточного слоя (TFNi).Эти новые NF-мембраны предлагают значительно улучшенные потоки проникновения воды и селективное удаление солей и специфических органических загрязнителей, например, из-за гидрофобных эффектов, легирование гидрофильным наносеребром и металлоорганическими каркасными материалами (MOF) может улучшить селективное удаление эндокринных разрушителей за счет гидрофобных эффектов. композитные мембраны, показывающие хорошие перспективы для применения в водоподготовке и повторном использовании воды.