Nowa metoda znacznie poprawia szybkość i wydajność produkcji membran, prezentując obiecujące rozwiązania problemów związanych z oczyszczaniem wody.
Zespół badaczy z NYU Abu Dhabi (NYUAD) opracował nowatorskie podejście, które wykorzystuje technologię mikrofalową do łatwiejszej syntezy i udoskonalenia nowego typu membrany, która skutecznie oczyszcza wodę z szerokiej gamy zanieczyszczeń. Technika syntezy membran zajmuje kilka minut, co czyni ją jedną z najszybszych metod tworzenia kowalencyjnych membran organicznych (COF). Membrany te pełnią rolę filtrów w urządzeniach przeznaczonych do oczyszczania zanieczyszczonej wody z określonych zanieczyszczeń, umożliwiając jej ponowne wykorzystanie w różnych zastosowaniach – ważne odkrycie w czasach, gdy skuteczne oczyszczanie ścieków staje się niezbędne w świecie zagrożonym niedoborem wody.
Nowy typ membrany dwustronnej, charakteryzującej się unikalnymi powierzchniami superhydrofilowymi i niemal hydrofobowymi, umożliwia skuteczne usuwanie z wody zanieczyszczeń takich jak oleje i barwniki. Ta podwójna funkcjonalność nie tylko usprawnia proces filtracji, ale także nadaje membranom silne właściwości antybakteryjne, kluczowe dla długoterminowej użyteczności i skuteczności.
Poprawa filtracji wody dzięki dwustronnym membranom COF. Źródło: Uniwersytet Nowojorski w Abu Zabi
Szczegóły badania i metodologia
Opublikowano w Dziennik Amerykańskiego Towarzystwa Chemicznegobadanie zatytułowane „Przestrajalna zwilżalność dwustronnej membrany COF do poprawy filtracji wody” przedstawia to nowatorskie podejście opracowane przez Farah Benyettou i Asmaa Jrad pod kierownictwem Ali Trabolsi, profesora chemii i współgłównego badacza w NYUAD Water Research Centrum. Metoda zespołu obejmuje jednoetapową syntezę za pośrednictwem mikrofal, która zachodzi na granicy faz ciecz-para wodna, umożliwiając precyzyjną kontrolę właściwości membrany bez konieczności późniejszych modyfikacji.
„Dostosowując czas reakcji, możemy dostosować grubość membrany oraz jej właściwości hydrofilowe i hydrofobowe” – wyjaśnił Benyettou. „Ta zdolność pozwala nam dostosować membranę specjalnie do różnych rodzajów zanieczyszczeń wody, znacznie zwiększając zarówno wydajność, jak i szybkość oczyszczania wody” – wyjaśnił Jrad.
Membrany COF opracowane przez zespół NYU Abu Dhabi charakteryzują się doskonałą wydajnością w usuwaniu oleju z mieszanin oleju w wodzie i charakteryzują się wyjątkowym przepływem wody dzięki wielowarstwowej strukturze i stałej porowatości. Co więcej, membrany te przewyższają tradycyjne membrany polimerowe pod względem odporności na zanieczyszczenia organiczne, co jest częstym wyzwaniem w membranowych systemach filtracji wody.
Technologia ta stanowi znaczący krok naprzód w syntezie wysokiej jakości, krystalicznych, wolnostojących membran COF. „Nasza metoda nie tylko upraszcza proces produkcyjny, ale także zwiększa możliwości separacji membran, oferując obiecujące rozwiązanie kluczowych wyzwań związanych z oczyszczaniem wody na całym świecie” – dodał Trabolsi.
Odniesienie: „Przestrajalna zwilżalność dwustronnej kowalencyjnej membrany organicznej do poprawy filtracji wody” autorstwa Farah Benyettou, Asmaa Jrad, Zineb Matouk, Thirumurugan Prakasam, Houeida Issa Hamoud, Guillaume Clet, Sabu Varghese, Gobinda Das, Mostafa Khair, Sudhir Kumar Sharma, Bikash Garai, Rasha G. AbdulHalim, Maryam Alkaabi, Jamaliah Aburabie, Sneha Thomas, James Weston, Renu Pasricha, Ramesh Jagannathan, Felipe Gándara, Mohamad El-Roz i Ali Trabolsi, 7 sierpnia 2024 r., Dziennik Amerykańskiego Towarzystwa Chemicznego.
DOI: 10.1021/jacs.4c07559
