Diagramme de la membrane à double charge fabriquée par ingénierie de surface chimique catéchol-amine. Crédit :CAO Yang
Un groupe de recherche dirigé par le professeur Wan Yinhua de l'Institute of Process Engineering (IPE) de l'Académie chinoise des sciences a développé un solide, membrane de nanofiltration (NF) lâche à double charge pour une séparation colorant/sel très efficace. L'étude a été publiée dans le Journal de la science des membranes le 21 mars.
Le NF est une méthode efficace de traitement des eaux usées textiles. Cependant, la plupart des membranes NF disponibles dans le commerce présentent une faible sélectivité dans la séparation colorant/sel en raison de leur charge négative, couche de séparation dense.
Les chercheurs ont préparé une membrane NF avec une couche de séparation lâche et à double charge basée sur une stratégie d'ingénierie de surface chimique simple catéchol-amine.
Dans la stratégie, de la polyéthylèneimine (PEI) a été appliquée sur un substrat de polyacrylonitrile hydrolysé pour construire une couche intermédiaire chargée positivement, suivi d'un co-dépôt d'acide tannique (TA) et d'acide poly-γ-glutamique (γ-PGA) pour créer une couche supérieure chargée négativement.
La structure lâche de la couche de séparation a été attribuée à la réaction compétitive induite par les polyphénols, ce qui signifie les interactions covalentes, liaison hydrogène et adsorption électrostatique parmi TA, γ-PGA et PEI ont entravé l'auto-polymérisation rapide et non uniforme de TA.
La pré-réaction entre TA et γ-PGA pourrait affaiblir davantage ces réactions compétitives, réglage de la taille des pores et de la propriété de charge, et ainsi améliorer les performances de séparation.
En raison de la synergie entre l'exclusion de taille et l'interaction électrostatique de la couche de séparation lâche à double charge, la membrane préparée présentait une perméabilité à l'eau exceptionnelle (36,9 Lm-2h-1bar-1) avec de faibles rejets de sel (11,1% pour Na
De plus, cette membrane à double charge a également montré une excellente résistance aux acides ainsi que des performances antisalissures satisfaisantes et une stabilité à long terme.
« Ce travail apporte une nouvelle dimension à l'approche respectueuse de l'environnement pour la préparation de membranes de séparation hautement sélectives, et cette stratégie de revêtement polyvalente peut être utilisée pour fabriquer/modifier les membranes avec des propriétés contrôlables pour diverses applications de séparation, " a déclaré le professeur Luo Jianquan de l'IPE.
