산성 폐수의 효율적인 처리를 위한 새로운 유형의 고투과성 내산성 나노여과(NF) 멤브레인

중국과학원 공정공학연구소 Wan Yinhua 교수 연구팀이 산성 폐수를 효율적으로 처리하기 위한 새로운 유형의 고투과성 내산성 나노여과막(NF)을 개발했다. 이번 연구결과는 8월 14일 화학공학저널(Journal of Chemical Engineering)에 게재됐다.

NF는 에너지를 절약하고 친환경적인 산업 폐수 처리 및 분리 기술입니다. 그러나 대부분의 시판되는 폴리아미드 NF 멤브레인은 아미드 결합의 가수분해로 인해 강산 용액에서 낮은 안정성을 나타냅니다.

이 연구에서 연구원들은 간단한 표면 활성화 지원, 다단계 계면 중합(IP) 공정을 기반으로 조정 가능한 분리층 특성을 가진 내산성 NF 막을 준비했습니다.

이 전략에서는 새로운 저가의 수성 단량체(3-아미노벤젠설폰아미드, ABSA)를 사용하여 트리메소일 클로라이드(TMC)와 반응하여 폴리(아미드-설폰아미드)(PASA) 중간층을 제조한 다음 표면 활성화를 수행합니다. 마지막으로 중간층에 무결점 PASA 최상층을 구성한다.

ABSA'의 안정적인 설폰아미드 구조는 직접적인 산성 공격을 방지할 수 있습니다. 중요하게도, 적층된 PASA 층의 수가 증가함에 따라 필름은 더 높은 연속성과 더 높은 선택성을 나타냅니다. 그 이유는 주로 더 높은 단량체 함량이 IP 공정을 가속화하고 ABSA와 TMC 반응 사이의 과잉을 억제할 수 있기 때문입니다.

흥미롭게도, 표면 활성화 과정에서 새로 형성된 PASA 층의 가수분해로 인해 활성화된 PASA 중간 층은 표면 친수성, 평활도 및 전기 음성도가 증가하여 후속 IP 반응 형성을 촉진할 수 있습니다. 소금은 거부됩니다.

강력한 크기 배제 효과로 인해 멤브레인은 산성 조건에서 이상적인 염료 보유율과 폐수를 용리하는 실제 수지의 허용 가능한 탈색 효율을 나타냅니다. 또한, 우수한 내산성 뿐만 아니라 만족스러운 방오 성능 및 장기 안정성을 나타냅니다.

이 연구는 내산성 NF 막의 투과성과 방오성을 개선하기 위한 저비용 전략을 제공합니다. 섬유 및 식품 가공 산업의 산성 폐수 처리에 사용될 것으로 예상됩니다.