Un equipo de investigación dirigido por el profesor Wan Yinhua del Instituto de Ingeniería de Procesos de la Academia de Ciencias de China ha desarrollado un nuevo tipo de membrana de nanofiltración (NF) resistente al ácido de alta permeabilidad para el tratamiento eficiente de aguas residuales ácidas. La investigación fue publicada en el Journal of Chemical Engineering el 14 de agosto.
NF es una tecnología de tratamiento y separación de aguas residuales industriales que ahorra energía y es respetuosa con el medio ambiente. Sin embargo, debido a la hidrólisis de los enlaces amida, la mayoría de las membranas NF de poliamida disponibles comercialmente exhiben una baja estabilidad en soluciones ácidas fuertes.
En este estudio, los investigadores prepararon una membrana NF resistente a los ácidos con características de capa de separación sintonizable basadas en un proceso de polimerización interfacial (IP) simple asistido por activación superficial de varios pasos.
En esta estrategia, se utiliza un nuevo monómero acuoso de bajo costo (3-aminobencenosulfonamida, ABSA) para reaccionar con cloruro de trimesoilo (TMC) para preparar una capa intermedia de poli(amida-sulfonamida) (PASA), y luego se realiza la activación de la superficie. Finalmente, se construye una capa superior PASA libre de defectos en la capa media.
La estructura estable de sulfonamida de ABSA puede prevenir el ataque ácido directo. Es importante destacar que, a medida que aumenta el número de capas PASA apiladas, la película exhibe una mejor continuidad y una mayor selectividad, principalmente porque un mayor contenido de monómeros puede acelerar el proceso IP y suprimir el exceso entre la reacción ABSA y TMC.
Curiosamente, debido a la hidrólisis de la capa PASA recién formada durante el proceso de activación superficial, la capa intermedia PASA activada exhibe una mayor hidrofilicidad superficial, suavidad y electronegatividad, lo que puede promover la posterior formación de reacciones IP con mayor permeabilidad y se rechaza la capa de separación de sal sin defectos.
Beneficiándose del fuerte efecto de exclusión de tamaño, la membrana exhibe una tasa de retención de colorante ideal en condiciones ácidas y una eficiencia de decoloración aceptable de las aguas residuales que liberan resina real. Además, también exhibe una excelente resistencia a los ácidos, así como un rendimiento antiincrustante satisfactorio y una estabilidad a largo plazo.
Este trabajo proporciona una estrategia de bajo costo para mejorar la permeabilidad y la capacidad antiincrustante de las membranas NF resistentes a los ácidos. Se espera que se utilice en el tratamiento de aguas residuales ácidas en las industrias textil y de procesamiento de alimentos.