Ki jan pwisan yo nanofiltrasyon manbràn pou retire metal lou?

Tretman dlo ki kontamine ak metal lou se yon sijè ki cho nan domèn anviwònman an. Yon revizyon ki sot pase sistematik rezime pwogrè rechèch nan manbràn nanofiltrasyon nan retire nan iyon metal lou, revele ke atravè inovasyon materyèl ak optimize pwosesis, koule nan dlo manbràn nanofiltrasyon ka ogmante pa plis pase 3 fwa, ak pousantaj la retire nan divès kalite iyon metal lou tankou Cu²⁺, Pb²⁺, ak Cd²⁺, ak Cd²⁺% ka rive jwenn yon solisyon efikas pou dlo ak dirab.

Kriz mank dlo dous mondyal la menase lavi plis pase 1.8 milya moun. Gen de rezon prensipal pou sitiyasyon sa a: premye, dlo lanmè kont pou vas majorite resous dlo mondyal yo, pandan y ap kantite dlo dous ka itilize limite; dezyèmman, egzeyat dlo ize mennen nan polisyon dlo dous de pli zan pli grav. Malgre ke teknoloji desalination dlo lanmè a te fè pwogrè enpòtan nan dènye ane yo, twòp iyon metal lou (tankou Zn²⁺, Cu²⁺, Fe²⁺, Hg²⁺, Cd²⁺, Pb²⁺, Cr⁶⁺, elatriye) nan dlo ize ka kontamine dlo desaline a, e menm kòz moun nan akimilasyon ak toksik lanmò.

Se poutèt sa, devlope teknoloji pou retire ak efikasite tras kantite metal lou toksik nan dlo ki polye se patikilyèman enpòtan, paske sa ka reyalize an menm tan de objektif: jwenn plis dlo fre ak rekipere resous ki gen anpil valè.

Manbràn nanofiltrasyon yo gen gwosè pò ant 0.5-2 nm, tonbe ant manbràn ultrafiltrasyon (10-100 nm, gwo flux men rejè ki ba) ak manbràn osmoz envès (segondè rejè men koule ki ba, gwo konsomasyon enèji). Nanofiltrasyon manbràn ka efektivman kenbe iyon metal lou pandan y ap bay chanèl transpò pou molekil dlo atravè nanopor, sa ki fè yo yon teknoloji dènye kri pou trete dlo ize ki kontamine ak metal lou.

Mekanis separasyon:

Deteksyon gwosè: Ki baze sou diferans ki genyen nan reyon ant materyèl yo kenbe ak pénétrer. Gwosè pò nan manbràn nanofiltrasyon yo pi gwo pase dyamèt molekil dlo (0.4 nm), men konparab ak dyamèt idrate iyon metal lou, sa ki pèmèt separasyon efikas pa ajiste gwosè pò a.

Donnan repulsion: Ki baze sou repouse elektwostatik ant iyon ak sifas manbràn chaje a. Iyon metal lou yo tipikman chaje pozitivman, kidonk yon sifas manbràn chaje pozitivman pi fezab pou kenbe iyon polyan.

Anplis de sa, pH la nan solisyon an manje siyifikativman afekte pèfòmans manbràn: sou yon bò, li chanje chaj la sifas ak degre nan kwa - lyezon nan rezo a polymère, kidonk afekte to a rejè ak pèmeyabilite; an lòt men an, li afekte eta a nan iyon metal.

Manbràn òganik

Manbràn òganik yo tipikman prepare lè l sèvi avèk materyèl polymère, tankou polysulfone, acetate seluloz, fliyò polyvinylidene, polyethersulfone, polydimethylsiloxane, polyethylene, polikarbonat, ak poliimid. Pami sa yo, polyamid se materyèl ki pi lajman itilize nan preparasyon manbràn nanofiltrasyon, ki montre pèfòmans ekselan nan desalination dlo lanmè.

Manbràn inòganik

Manbràn inòganik posede ekselan estabilite chimik ak tèmik epi yo ka fòme yon estrikti pò inifòm. Materyèl seramik, vè, metal, zeolit, silica, alyaj Paladyòm, ak materyèl de -dimansyon yo te itilize nan preparasyon manbràn inòganik yo. Manbràn seramik yo te fè soti nan oksid metal ak dérivés yo, tankou TiO₂, SiO₂, ZrO₂, ak Al₂O₃.

Manbràn matris ibrid
Manbràn matris ibrid konbine processability solisyon an nan polymère ak pèmeyabilite nan ekselan nan aditif nanofiller, vize ansanm amelyore pèmeyabilite ak selektivite. Aditif yo itilize souvan yo enkli:

• MOFs: Lè MOF NH₂-MIL-125(Ti) enkòpore nan 0.010% wt, pèmeyabilite dlo a rive nan 12.2 L·m⁻²·h⁻¹·bar⁻¹, ak pousantaj rejè Ni²⁺ se 90.9%.
• COFs: Apre enkòporasyon idrofil triazine -COFs, flux dlo a rive nan 15 L·m⁻²·h⁻¹·bar⁻¹, ak pousantaj rejè Zn²⁺ ak Pb²⁺ yo se 93.8% ak 92.4%, respektivman.
• GO (materyèl de -dimansyon): Apre enkòporasyon chitosan nan GO, koule dlo a rive nan 55 L·m⁻²·h⁻¹, ak pousantaj rejè Mn²⁺ a se 85%.
• ZnO nanopartikil: Amelyore idrofilisite manbràn, diminye brutality sifas, ak amelyore pwopriyete antisalissure.

Metòd Envèrsyon Faz

Metòd sa a, premye entwodwi nan teknoloji manbràn pa Loeb ak Sourajan an 1960, pèmèt fabwikasyon nan yon sèl etap nan kouch selektif ak sipò. Mikrostrikti manbràn lan ka kontwole pa ajiste konsantrasyon polymère, sòlvan ak kalite beny coagulation, aditif, ak kondisyon anviwònman an. Pou egzanp:

• cGO-dope PPSU manbràn: pèmeyabilite dlo a te ogmante de 2.1 a 3.5 L·m⁻²·h⁻¹, ak pousantaj rejè 99%, 98%, 82%, 82%, ak 87% pou H₂AsO₄, HCrO₄²⁻,₄²⁺, CrO₄²⁻,₄⁺, ⁺ Zn²⁺, respektivman.
• CS-EDTA-mGO/PES manbràn (champ mayetik ede): Flux dlo rive nan 84.2. L·m⁻²·h⁻¹, pousantaj rejè Pb²⁺ 98.2%, pousantaj rejè Cd²⁺ 93.6%
• B-Cur nanopartikil/PES manbràn: Pousantaj rejè ki depase 99% pou Fe²⁺, Cu²⁺, Pb²⁺, Mn²⁺, Zn²⁺, ak Ni²⁺

Metòd polymérisation entèfas

Polymerization entèfas se youn nan teknik preparasyon manbràn nanofiltrasyon ki pi lajman itilize. Li enplike nan plonje manbràn substra a nan yon solisyon akeuz ki gen monomè amine, ki te swiv pa kontakte li ak yon solisyon òganik ki gen monomè klori acil, fòme yon kouch poliamid ultrathin nan koòdone la. Monomè yo souvan itilize yo se piperazin ak klori trimesoyl.

• COF nanopartikil-dope polyamid manbràn: pèmeyabilite dlo ogmante pa 67% (a 10.8 L·m⁻²·h⁻¹·bar⁻¹), ak pousantaj rejè Cu²⁺, Mn²⁺, ak Pb²⁺ nan 98.3%, 98.1.9%, ak respektivman.
• Patisipasyon BHDA comonomer nan polymérisation entèfas: Flux dlo ogmante pa 2.4 fwa (a 12.9 L·m⁻²·h⁻¹), ak pousantaj rejè Cu²⁺, Zn²⁺, ak Pb²⁺ nan 96.5%, 96.2%, ak 88.4%, respektivman.
• Low -polymérisation entèfas tanperati (-15 degre): epesè manbràn diminye, ak koule dlo rive nan 19.2. L·m⁻²·h⁻¹·bar⁻¹, pousantaj retansyon pou Mn²⁺, Cd²⁺, ak Cu²⁺ te 97.9%, 87.7%, ak 93.9%, respektivman.

Plonje-metòd kouch

Metòd-kouvwi plonje a se senp pou opere, ekonomik, efikas, fatra-gratis, ak enèji-efikas. Substra a benyen nan solisyon an materyèl aktif epi li pèmèt yo kanpe pou yon peryòd de tan, Lè sa a, rale moute nan yon vitès konstan, ki pèmèt sòlvan an evapore ak fòme yon fim.

• Pozitivman chaje kwa -lye PEI manbràn (substra seramik): Flux dlo ogmante soti nan 32 a 82 L·m⁻²·h⁻¹·bar⁻¹, ak pousantaj rejè nan 99.8% pou Cu²⁺, 96.8% pou As⁵⁺, ak 97.2% pou C⁺r.
• Cu²⁺ complexed PEI membrane: Water flux 24.8 L·m⁻²·h⁻¹, with rejection rates of >95% pou Cd²⁺, Pb²⁺, Zn²⁺, ak Ni²⁺.
• PEI/Cu²⁺ pre-manbràn konplèks: Flux dlo 8.1 L·m⁻²·h⁻¹·bar⁻¹, pousantaj retansyon pou Zn²⁺, Ni²⁺, ak Cd²⁺ te 91.8%, 83.2%, ak 75.6%, respektivman.

Modifikasyon andigman/Fonksyonalizasyon

Sifas modifikasyon ka konstwi kouch ultrathin sou sifas manbràn nanofiltrasyon an, ansanm amelyore selektivite ak pèmeyabilite.

• 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% pou Zn²⁺, Cd²⁺, Ni²⁺, ak Cu²⁺, ak yon pousantaj rejè 92% pou Pb²⁺.
• CNFs-co-Cs modifye manbràn PES: Flux dlo ogmante soti nan 4.25 a 13.58 L·m⁻²·h⁻¹·bar⁻¹
• HNTs-DA modified NF270 membrane: Rejection rate of >95% pou Cd²⁺, Pb²⁺, Cu²⁺, Zn²⁺, ak Ni²⁺.

Nanofiltrasyon teknoloji manbràn te fè pwogrè siyifikatif nan jaden an nan retire metal lou ion. Lè w chwazi rasyonèlman materyèl manbràn ak pwosesis preparasyon yo, yo ka kontwole mikrostruktur nan manbràn nanofiltrasyon, siyifikativman amelyore flux dlo ak pousantaj rejè ion metal lou.

Direksyon devlopman nan lavni:

• Seleksyon Iyon: Nan monn reyèl-dlo ki polye, plizyè iyon metal ansanm. Li nesesè pou devlope manbràn nanofiltrasyon ki kapab oaza kenbe iyon metal espesifik pou reyalize objektif doub pirifikasyon dlo ak rekiperasyon metal.
• Estabilite manbràn: Rechèch aktyèl la gen sik tès kout, ak pèfòmans pifò manbràn deteryore apre yon sèten tan. Pli lwen cross-lyezon oswa entwodiksyon nan nanopartikul ki estab inòganik yo bezwen amelyore estabilite manbràn.
• Pèfòmans antisalissure: Fouling manbràn se yon defi komen nan teknoloji manbràn. Sifas jeni (tankou konstwi sifas ki chaje pozitivman pou fòme kouch dlo) nesesè pou bese oswa anpeche adsorption polyan.
• Mòd Fonksyònman: Pifò etid yo anplwaye filtraj -mòd, neglije pwoblèm adsorption ion metal nan manbràn la. Aplikasyon endistriyèl mande pou mòd operasyon kwa -koule, epi yo ta dwe peye plis atansyon sou pèfòmans alontèm-manbràn anba mòd sa a.