Журнал мембранных наук и технологий

Абстрактный

Влияние функционализированной многослойной углеродной нанотрубки на структуру и производительность осмотической мембраны прямого осмоса на основе диацетата целлюлозы для процесса опреснения

Сюлань Чжао, Цзяньфан Шэн, Лицзин Чжу, Аньцзян Чжан и Лисинь Сюэ

Для улучшения производительности мембраны прямого осмоса (FO) на основе диацетата целлюлозы (CDA) в процессе опреснения морской воды функционализированные многослойные углеродные нанотрубки (MWCNT) смешивали в качестве добавок в различных составах, от 0 до 5% по весу, в растворы для приготовления мембран FO с использованием классического метода инверсии фаз. Структура и свойства сформированных мембран были охарактеризованы с помощью инфракрасной спектроскопии Фурье-переноса (FTIR), атомно-силовой микроскопии (AFM), сканирующей электронной микроскопии (SEM), переходной электронной микроскопии (TEM), тестов потока воды и обратного потока растворенного вещества. Было обнаружено, что содержание функционализированных MWCNT является важным фактором, влияющим на морфологию, пористую структуру и свойства смешанных мембран. Изображения SEM, AFM и TEM смешанных мембран показали, что морфология поверхности и морфология поперечного сечения изменялись в зависимости от содержания функционализированных MWCNT. Интересно отметить, что при наличии функционализированных MWCNT угол контакта поверхности и обратный поток растворенного вещества мембран FO могли быть значительно улучшены без существенного влияния на поток чистой воды. При добавлении всего лишь около 1 мас.% MWCNT поток воды мембраны FO на основе CDA увеличился с 10,5 до 12,5 л/м2ч, в то время как ее обратный поток растворенного вещества снизился с 1,8 до менее 0,3 моль/м2ч. Тесты по опреснению с 3,5 мас.% имитированного исходного раствора морской воды показали, что смешанная мембрана с 1 мас.% MWCNT имела на 366% более высокий поток воды и на 53% более низкий обратный поток растворенного вещества, чем чистая мембрана CDA FO. Полученные результаты свидетельствуют о том, что мембраны FO на основе CDA, модифицированные функционализированными многостенными углеродными нанотрубками, могут обладать хорошим потенциалом для дальнейшего развития с целью практического применения в процессах опреснения морской воды.