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叙述信州大学纳米级,优异的反渗透淡化膜

2024/2/3 17:27:29发布20次查看
在过去的30年中,反渗透(ro)膜的应用经历了巨大的增长这是通过多种因素实现的,包括全球人口和经济增长,气候变化导致的水资源短缺以及近年来已实施的更严格的环境法规当前用于海水淡化的最具成本效益的膜是基于交联的芳族聚酰胺(pa)膜尽管已经对其表面改性进行了许多研究,但是其大多数化学结构在大多数商业应用中保持不变在过去的十年中,这些膜已经用纳米材料进行了改性,例如二氧化硅纳米颗粒,沸石和碳纳米管纳米复合芳族pa膜通常需要提高其耐氯性,透水性和防污性能,尽管这些改进通常需要在脱盐性能方面进行权衡在最近开发的纳米材料中,纤维素纳米纤维(cnf)由于其优异的性能和环保特性而引起了极大的关注它们可以分散在纳米级的水中,并且无毒,耐化学腐蚀和可生物降解纳米纤维素可用于增强聚合物并改善其机械性能,特别是在不增加复合材料重量的情况下增加杨氏模量然而,关于使用交联的芳族pa作为基质来结合cnf和纤维素纳米晶体(cnc)纳米复合膜的报道很少最近,日本信州大学的rodolfocruz-silva项目将芳纶(pa)反渗透膜与结晶纤维素纳米纤维(cnf)结合在一起,并研究了其脱盐性能与普通pa薄膜的比较表明,由于cnf表面和pa基质之间的吸引力,cnf的加入降低了基质的迁移率,从而形成了较硬的薄膜分子动力学模拟表明,cnf-pa具有更高的亲水性,这对于合成的纳米复合膜的高透水性至关重要cnf-pa反渗透纳米复合膜还显示出增强的防污性能和改善的耐氯性cnf作为制备纳米复合芳香族pa膜的纳米增强材料已显示出巨大的潜力,并且该膜使用寿命长!这项研究工作基于国际著名的杂志《纳米规模》上发表的"由芳香族聚酰胺与纤维素纳米纤维制成的纳米复合盐化膜:合成,性能和"水扩散研究"图1合成膜的形态(a)普通pa膜的afm,(b)sem和(c)tem横截面图像(d)cnf-pa膜的afm图像,(e)sem和(f)横截面tem图像图2(a)干燥的pa样品,(b)干燥的cnf-pa膜,(c)含水的pa和(d)含水的cnf-pa孔径分析图3a)pa结构模型,(b)水密度,(c)水扩散系数,以及(d)芳香族普通聚酰胺(pa)的聚合物迁移率图)膜,(e)pa-cnf结构模型,(f)水密度,(g)水扩散系数和(h)聚合物迁移率(仅适用于pa部分)图4cnf-pa和pa膜的防污性能研究p>实验室生产的cnf-pa膜和普通pa膜的图5,水渗透率(左实线)和脱盐率的变化(右虚线)在连续20ppm的氯气暴露下总结起来,请使用快速氧化的cnf(tempo-oxidizedcnf)来改善水质芳香族pa膜的渗透性,防污性和耐氯性是通过将cnf分散在水相中并进行界面合成而实现的cnf的耐氯性有助于提高膜的抗氯化稳定性表面粗糙度的略微降低和带负电荷的tempo-cnf的存在改善了防污性能上述结果表明,cnf-pa膜是具有巨大潜力的海水反渗透淡化膜材料 如果能实践这几点,沥青乳化剂定能独树一帜,成为行业的佼佼者,并不断的前行着。
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