Cé chomh cumhachtach is atá na scannáin nana-scaipthe chun miotail throma a bhaint?

Is ábhar te i réimse an chomhshaoil ​​é cóireáil uisce éillithe miotail throm. Déanann athbhreithniú le déanaí achoimre chórasach ar dhul chun cinn taighde na seicní nana-mhiotail maidir le hiain mhiotail throma a bhaint, ag nochtadh gur féidir méadú níos mó ná 3 huaire ar shreabhadh uisce membrane nana-mhiotalúcháin trí nuálaíocht ábhartha agus leas iomlán a bhaint as próisis, agus is féidir le ráta bainte na n-ian miotail throma éagsúla mar Cu²⁺, Pb²⁺, agus Cd²⁺ réiteach éifeachtach a bhaint amach le haghaidh cóireála uisce níos mó ná 99%.

Tá níos mó ná 1.8 billiún duine i mbaol mar gheall ar ghéarchéim dhomhanda ganntanas fionnuisce. Tá dhá phríomhchúis leis an gcruachás seo: ar an gcéad dul síos, is éard atá i gceist le huisce farraige formhór mór na n-acmhainní uisce domhanda, agus tá teorainn le méid an fhionnuisce inúsáidte; sa dara háit, bíonn truailliú fionnuisce níos tromchúisí mar thoradh ar urscaoileadh fuíolluisce. Cé go bhfuil dul chun cinn suntasach déanta ag teicneolaíocht díshalannaithe uisce farraige le blianta beaga anuas, is féidir le hiain mhiotail throma iomarcacha (cosúil le Zn²⁺, Cu²⁺, Fe²⁺, Hg²⁺, Cd²⁺, Pb²⁺, Cr⁶⁺, etc.) i bhfuíolluisce an t-uisce díshalannaithe a éilliú agus bás mar gheall ar an gcorp daonna, agus fiú bás mar gheall ar a n-uisce díshalannaithe.

Dá bhrí sin, tá tábhacht ar leith ag baint le teicneolaíochtaí a fhorbairt chun rianta de mhiotail throma tocsaineacha a bhaint go héifeachtach ó uisce truaillithe, toisc go bhféadfaidh sé seo dhá sprioc a bhaint amach ag an am céanna: níos mó uisce úr a fháil agus acmhainní luachmhara a aisghabháil.

Tá méideanna pore ag seicní nanofiltration idir 0.5-2 nm, ag titim idir seicní ultrafiltration (10-100 nm, flosc ard ach diúltú íseal) agus seicní osmosis droim ar ais (diúltú ard ach flosc íseal, tomhaltas ardfhuinnimh). Is féidir le seicní nana-oilltiúcháin iain mhiotail throma a choinneáil go héifeachtach agus bealaí iompair á gcur ar fáil do mhóilíní uisce trí nanachóip, rud a fhágann gur teicneolaíocht nua-aimseartha iad chun fuíolluisce éillithe miotail throm a chóireáil.

Meicníochtaí Scartha:

Scagadh Méid: Bunaithe ar an difríocht sa gha idir na hábhair coinnithe agus tréscaoilte. Tá méideanna pore membrane nanofiltration níos mó ná trastomhas na móilíní uisce (0.4 nm), ach inchomparáide le trastomhas na n-ian miotail throma hiodráitithe, rud a ligeann do scaradh éifeachtach trí mhéid pore a choigeartú.

Géaradh Donnan: Bunaithe ar an éar leictreastatach idir iain agus an dromchla membrane luchtaithe. Is gnách go mbíonn iain miotail throma luchtaithe go dearfach, mar sin tá dromchla membrane luchtaithe go deimhneach níos mó a chabhródh le hiain truailleán a choinneáil.

Ina theannta sin, cuireann pH an tuaslagáin beathaithe isteach go mór ar fheidhmíocht membrane: ar thaobh amháin, athraíonn sé an muirear dromchla agus an méid tras-nasctha den líonra polaiméire, rud a chuireann isteach ar an ráta diúltaithe agus ar an tréscaoilteacht; ar an láimh eile, bíonn tionchar aige ar staid na n-ian miotail.

Scannáin Orgánach

Go hiondúil ullmhaítear seicní orgánacha ag baint úsáide as ábhair pholaiméireacha, mar shampla polasulfón, aicéatáit cheallalóis, fluairíd polaiviniledéine, polyethersulfone, polydimethylsiloxane, poileitiléin, polycarbonate, agus polyimide. Ina measc seo, is é polaimíd an t-ábhar is mó a úsáidtear in ullmhú membrane nana-scagtha, rud a léiríonn feidhmíocht den scoth i ndíshalannú uisce farraige.

Scannáin neamhorgánacha

Tá cobhsaíocht cheimiceach agus theirmeach den scoth ag seicní neamhorgánacha agus is féidir leo struchtúr aonfhoirmeach pore a chruthú. Baineadh úsáid as ábhair cheirmeacha, gloine, miotail, zeolítí, shilice, cóimhiotail pallaidiam, agus ábhair dháthoiseacha chun seicní neamhorgánacha a ullmhú. Déantar seicní ceirmeacha as ocsaídí miotail agus a gcuid díorthach, mar shampla TiO₂, SiO₂, ZrO₂, agus Al₂O₃.

Membrane Maitrís Hibrid
Comhcheanglaíonn seicní maitrís hibrideacha próiseasacht réitigh na bpolaiméirí le tréscaoilteacht den scoth na mbreiseán nana-fhiller, agus é mar aidhm acu tréscaoilteacht agus roghnaíocht a fheabhsú ag an am céanna. I measc na mbreiseán a úsáidtear go coitianta tá:

• MOFanna: Nuair a ionchorpraítear MOF NH₂-MIL-125(Ti) ag 0.010 wt%, sroicheann an tréscaoilteacht uisce 12.2 L·m⁻²·h⁻¹·bar⁻¹, agus is é an ráta diúltaithe Ni²⁺ ná 90.9%.
• COFanna: Tar éis ionchorprú triazine hidreafail-COFs, sroicheann an flosc uisce 15 L·m⁻²·h⁻¹·bar⁻¹, agus is iad na rátaí diúltaithe Zn²⁺ agus Pb²⁺ ná 93.8% agus 92.4%, faoi seach.
• GO (ábhar déthoiseach): Tar éis an chitosan a ionchorprú in GO, sroicheann an flosc uisce 55 L·m⁻²·h⁻¹, agus is é 85% an ráta diúltaithe Mn²⁺.
• Nanacháithníní ZnO: Feabhas a chur ar hidreafaileacht membrane, laghdaigh garbhacht an dromchla, agus feabhsaítear airíonna frithfholaithe.

Modh Inbhéartaithe Céime

Leis an modh seo, a thug Loeb agus Sourajan isteach don teicneolaíocht membrane den chéad uair i 1960, is féidir na sraitheanna roghnaithe agus tacaíochta a dhéanamh de chéim amháin. Is féidir an microstructure membrane a rialú trí thiúchan polaiméire, cineál folctha tuaslagóir agus téachtadh, breiseáin, agus coinníollacha comhshaoil ​​a choigeartú. Mar shampla:

• cGO{0}}scannán PPSU dópáilte: Mhéadaigh tréscaoilteacht uisce ó 2.1 go 3.5 L·m⁻²·h⁻¹, le rátaí diúltaithe de 99%, 98%, 82%, 82%, agus 87% do H₂AsO₄, HCrO,₄⁲ agus P² Zn²⁺, faoi seach.
• CS{0}}EDTA-scannán mGO/PES (cúnamh réimse maighnéadach): Shroich flosc uisce 84.2. L·m⁻²·h⁻¹, Pb²⁺ ráta diúltaithe 98.2%, ráta diúltaithe Cd²⁺ 93.6%
• B-Cur nanacháithníní/scannán PES: Rátaí diúltaithe os cionn 99% do Fe²⁺, Cu²⁺, Pb²⁺, Mn²⁺, Zn²⁺, agus Ni²⁺

Modh Polymerization Interfacial

Tá polaiméiriú interfacial ar cheann de na teicníochtaí ullmhúcháin membrane nanofiltraithe is forleithne a úsáidtear. Is éard atá i gceist leis an membrane tsubstráit a thumadh i dtuaslagán uiscí ina bhfuil monaiméirí aimín, agus ina dhiaidh sin déan teagmháil leis le tuaslagán orgánach ina bhfuil monaiméirí acyl clóiríd, ag cruthú ciseal polaimíde ultrathin ag an gcomhéadan. Is iad monaiméirí a úsáidtear go coitianta piperazine agus clóiríd trimesoile.

• nanacháithníní COF -scannáin pholaimíde dópáilte: Tháinig méadú 67% ar thréscaoilteacht uisce (go 10.8 L·m⁻²·h⁻¹·bar⁻¹), le rátaí diúltaithe Cu²⁺, Mn²⁺, agus Pb²⁺ de 98.1%, 9,8.3% agus 9,8.3% faoi seach
• Rannpháirtíocht comonomer BHDA sa pholaiméiriú interfacial: Mhéadaigh flosc uisce 2.4 uair (go 12.9 L·m⁻²·h⁻¹), le rátaí diúltaithe Cu²⁺, Zn²⁺, agus Pb²⁺ de 96.5%, 96.2%, agus 88.4% faoi seach.
• Polymerization teocht íseal - (-15 céim ): Laghdaigh tiús membrane, agus shroich flux uisce 19.2. L·m⁻²·h⁻¹·bar⁻¹, ba iad na rátaí coinneála do Mn²⁺, Cd²⁺, agus Cu²⁺ ná 97.9%, 87.7%, agus 93.9%, faoi seach.

Modh sciath-tumtha

Tá an modh brataithe tumtha-simplí le feidhmiú, tá sé eacnamaíoch, éifeachtach, saor ó dhramhaíl agus tíosach ar fhuinneamh. Tá an tsubstráit tumtha sa tuaslagán ábhar gníomhach agus ligtear dó seasamh ar feadh tréimhse ama, ansin tarraingthe suas ar luas tairiseach, rud a ligeann don tuaslagóir galú agus scannán a fhoirmiú.

• Scannán tras-nasctha PEI luchtaithe go dearfach (foshraith ceirmeach): Mhéadaigh flosc uisce ó 32 go 82 L·m⁻²·h⁻¹·bar⁻¹, le rátaí diúltaithe de 99.8% do Cu²⁺, 96.8% do As⁵⁺, ⁵⁺, agus 96.7% do C.
• Cu²⁺ complexed PEI membrane: Water flux 24.8 L·m⁻²·h⁻¹, with rejection rates of >95% do Cd²⁺, Pb²⁺, Zn²⁺, agus Ni²⁺.
• PEI/Cu²⁺ scannán réamhchasta: Flosc uisce 8.1 L·m⁻²·h⁻¹·bar⁻¹, ba iad na rátaí coinneála do Zn²⁺, Ni²⁺, agus Cd²⁺ ná 91.8%, 83.2%, agus 75 faoi seach.

Modhnú/Feidhmiú Dromchla

Is féidir le modhnú dromchla sraitheanna ultrathin a thógáil ar dhromchla membrane nanofiltraithe, ag an am céanna feabhas a chur ar roghnaíocht agus tréscaoilteacht.

• Triethanolamine-grafted PEI/TMC membrane: Water flux increased by 2 times (to 13.6 L·m⁻²·h⁻¹·bar⁻¹), with a rejection rate of >97% do Zn²⁺, Cd²⁺, Ni²⁺, agus Cu²⁺, agus ráta diúltaithe 92% do Pb²⁺.
• CNFanna-co-Cs membrane PES modhnaithe: Mhéadaigh flosc uisce ó 4.25 go 13.58 L·m⁻²·h⁻¹·bar⁻¹
• HNTs-DA modified NF270 membrane: Rejection rate of >95% do Cd²⁺, Pb²⁺, Cu²⁺, Zn²⁺, agus Ni²⁺.

Tá dul chun cinn suntasach déanta ag teicneolaíocht membrane nanofiltration i réimse na n-ian miotail throma a bhaint. Trí ábhair membrane agus próisis ullmhúcháin a roghnú go réasúnach, is féidir microstructure na seicní nanofiltration a rialú, feabhas suntasach a dhéanamh ar rátaí diúltaithe ian miotail agus flux uisce.

Treoracha Forbartha don Todhchaí:

• Roghnaíocht ian: In uisce truaillithe an fhíor--domhan, tá iain mhiotail iolracha le chéile. Is gá seicní nanofiltration a fhorbairt a bheidh in ann iain mhiotail shonracha a choinneáil go roghnach chun dhá spriocanna íonú uisce agus aisghabháil miotail a bhaint amach.
• Cobhsaíocht Scannáin: Tá timthriallta gearra tástála ag taighde reatha, agus tagann meath ar fheidhmíocht an chuid is mó de na seicní le himeacht ama. Tá gá le tuilleadh trasnasctha nó nanacháithníní neamhorgánacha cobhsaí a thabhairt isteach chun cobhsaíocht scannán a fheabhsú.
• Feidhmíocht Antifouling: Is dúshlán coitianta i dteicneolaíocht membrane é salú membrane. Tá gá le hinnealtóireacht dromchla (cosúil le dromchlaí luchtaithe deimhneacha a thógáil chun sraitheanna uisce a fhoirmiú) chun asaithe truailleán a mhaolú nó a chosc.
• Mód Oibriúcháin: Úsáideann formhór na staidéar scagachán marbh-, rud a fhágann faillí ian asaithe miotail laistigh den scannán. Teastaíonn modhanna oibríochta tras-sreafa ó fheidhmchláir thionsclaíocha, agus ba cheart aird níos mó a thabhairt ar fheidhmíocht fhadtéarmach na seicní faoin mód seo.