Nanofilms polyamide ultraselectifs et hautement perméables pour la nanofiltration ionique et moléculaire

Résumé : Des membranes avec une sélectivité ionique ultrahaute et une perméabilité liquide élevée sont nécessaires pour produire de l'eau de produit de haute qualité avec une récupération et une efficacité de processus accrues dans le dessalement de l'eau. La distribution de taille de pores étroite et la charge de surface contrôlée dans la couche de séparation des membranes de nanofiltration améliorent considérablement la sélectivité ionique par tamisage moléculaire et exclusion de Donnan des co-ions. Ici, les membranes de nanofiltration composites en nanofilm polyamide ultraselectif et hautement perméable à l'eau, développées en contrôlant précisément la cinétique de la réaction de polymérisation interfaciale par le maintien de l'équilibre stœchiométrique à l'interface, sont rapportées. L'état d'équilibre stœchiométrique cinétiquement favorable interdit la formation de pores agrégés dans le nanofilm et conduit à la formation de pores à réseau étroit avec une charge négative de surface élevée. Les nanofilms sont conçus avec un degré de réticulation contrôlé et fabriqués aussi fins que ≈7 nm pour atteindre une perméabilité à l'eau accrue. Les membranes ultraselectives présentent un rejet allant jusqu'à 99,99 % de sel divalent (Na2SO4) et démontrent une sélectivité des ions monovalents à divalents >4000. La sélectivité de ces membranes composites en nanofilm dépasse la ligne supérieure de la relation perméance-sélectivité des membranes de nanofiltration à la pointe de la technologie et est de un à deux ordres de grandeur supérieure à celle des membranes commercialement disponibles avec des perméances d'eau pure allant jusqu'à 23 L m−2 h−1 bar−1. Le processus de fabrication est évolutif pour la production de membranes.