Una solución prometedora para mejorar la hidrofobicidad superficial de las membranas hidrofóbicas

Como muchos químicos saben, el proceso de destilación por membrana (MD) ha ganado una creciente popularidad y atención para el tratamiento con solución salina, especialmente debido a su rechazo de sal extremadamente alto (el valor teórico llega hasta el 100%). En MD, la membrana hidrófoba sirve como núcleo y parte importante de la realización de la separación de dos fases. Sin embargo, el fenómeno de humectación de la membrana existente siempre restringe la operación estable a largo plazo y la eficiencia de separación.

Zhaoliang Cui, profesor de la Facultad de Ingeniería Química de la Universidad Tecnológica de Nanjing, y sus colegas han encontrado una solución prometedora para resolver este problema al preparar una membrana de copolímero hidrofóbico de poli(fluoruro de vinlideno-co-hexafluoropropileno) (PVDF-HFP) para mejorar la superficie. hidrofobicidad. Su estudio fue publicado en línea en Fronteras de la ciencia y la ingeniería químicas el 28 de marzo de 2022.

En este estudio, se eligió un material de polímero fluorado hidrofóbico, PVDF-HFP, como material de membrana para preparar una membrana porosa para la aplicación de destilación de membrana. Se empleó el método de separación de fases inducida térmicamente (TIPS) para preparar la membrana, que es un método de fabricación común. Para disminuir el daño de la volatilización del solvente usado a alta temperatura durante el proceso TIPS, se usó el citrato de acetil tributilo (ATBC) como diluyente ecológico y ecológico.

De acuerdo con el diagrama de fase del sistema PVDF-HFP/ATBC, hubo una amplia región de fase líquido-líquido entre el rango de concentraciones de polímero preparado (25-40% en peso), lo que indica que se produce una separación de fase líquido-líquido. Como resultado, se puede obtener una estructura bicontinua final. La conectividad de los poros, la permeabilidad y las propiedades mecánicas de dicha estructura beneficiarán la transferencia de masa durante el proceso de separación. El ángulo de contacto de la superficie, la porosidad, la resistencia a la tracción y el alargamiento en las roturas de las membranas preparadas en este estudio fueron de hasta 123,87^o60,43%, 5,89 MPa y 396,85%, respectivamente.

Luego, las membranas de PVDF-HFP preparadas se aplicaron en el proceso de destilación de membranas tratando solución salina de NaCl al 3,5% en peso. En primer lugar, se probó el rendimiento de la desalinización básica a diferentes temperaturas de alimentación, lo que mostró que el flujo de permeado se mantuvo proporcional a la temperatura de alimentación. Esto es consistente con el conocimiento común. Además, durante un período de prueba más largo, la membrana preparada tenía un flujo de destilación de membrana estable y no se humedecía (la conductividad permeada siempre fue de alrededor de 2–3 mS·cm⁻¹). Todos estos son resultados emocionantes y satisfactorios.

Cui y su equipo continuarán su estudio sobre la preparación de membranas hidrofóbicas o superhidrofóbicas para aplicaciones de destilación por membrana. Esperan preparar suficientes membranas hidrofóbicas funcionales para lograr el objetivo final de cero descarga de líquido de solución salina desperdiciada para poder reciclar las materias primas industriales y los recursos hídricos.

Proporcionado por Higher Education Press