Nowa technologia membranowa do oczyszczania wody
Membrany są używane na całym świecie do oczyszczania wody pitnej lub usuwania kwasów i metali ze ścieków. Jednak konwencjonalne membrany bardzo szybko ulegają zanieczyszczeniu, przez co wymagają regularnej konserwacji i wymiany. Celem projektu LBLBRANE (Regenerable active polyelectrolyte nanofiltration membranes for water reuse and metal/acid recovery) było opracowanie nowego procesu wykorzystującego nanotechnologię i umożliwiającego tanie produkowanie solidnych membran samoczyszczących. W projekcie wykorzystano technologię warstwową LBL (layer-by-layer), polegającą na osadzaniu cienkich warstw co najmniej dwóch różnych materiałów w celu uzyskania powłoki funkcjonalnej. Technologia ta posłużyła do opracowania wszechstronnej i ogólnej procedury umożliwiającej szybkie wytwarzanie tanich, stabilnych i odpornych chemicznie membran polielektrolitowych. Uczestniczący w projekcie naukowcy opracowali udoskonalony proces LBL, umożliwiający wytwarzanie aktywnych warstw w czasie pięciokrotnie krótszym niż metody konwencjonalne. Zidentyfikowano ponadto najlepsze materiały do syntezy membran. Badacze pracowali też nad kontrolą jakości i minimalizacją ryzyka, aby dane uzyskane w środowisku laboratoryjnym (np. na płytkach krzemowych) miały również zastosowanie w praktyce (na powierzchniach membran). Technikę LBL wykorzystano do przygotowania konkurencyjnych, wydajnych i nadających się do wielokrotnego użytku membran modyfikowanych LBL do uzdatniania wody. Członkowie konsorcjum zajmowali się osadzaniem warstwy aktywnej i warstwy separacyjnej przy pomocy wielowarstwowych materiałów polielektrolitowych oraz warstwy wzmacniającej na modelowych powierzchniach przypominających membranę i membranowych. Projekt LBLBRANE pozwolił naukowcom i inżynierom na uzyskanie pełniejszych informacji na temat procesów fizycznych zachodzących na styku różnych warstw membrany. Chodzi tu między innymi o przepływ wody, transport jonów oraz dyfuzję przez poszczególne warstwy. Ponadto uczeni stworzyli kilka modułów membranowych do różnych zastosowań przemysłowych, które pomyślnie przeszły testy in situ. System membranowy opracowany w projekcie LBLBRANE przewyższa pod wieloma względami konwencjonalne systemy uzdatniania. Na przykład nie wymaga stosowania rozpuszczalników, jest łatwy w aplikacji, cechuje się stabilnością w obecności agresywnych substancji podczas czyszczenia, jest niedrogi, umożliwia regenerację w łagodnych i przyjaznych środowisku warunkach, a także charakteryzuje się wysoką wydajnością i trwałością.
Słowa kluczowe
Membrana, woda, samoczyszczące, filtracja, polielektrolit, warstwa po warstwie, wielokrotnego użytku
