受贻贝启发的膜可以促进可持续性并为工业废水处理增加价值

工程师们开发了一种新型膜，可以有效地分离废水中的化学物质，使其可以重复使用，为各行业提高可持续性提供了新的机会，同时从废水中提取有价值的副产品和化学物质。

这种被称为 TFC NPM 的薄膜复合纳米孔膜专为废水处理而设计，具有从水中分离盐和其他化学成分的“前所未有”的能力，可以在一定范围内实现更可持续的水处理和管理。的行业。

今天在《自然水》杂志上发表的一篇研究论文详细介绍了该膜的性能，并解释了其独特的特性(其某些方面受到贻贝的启发)如何为制药、石油和天然气、纺织和食品等行业的水的可持续管理铺平道路加工。该论文由英国巴斯大学的学者以及中国、韩国、新加坡、澳大利亚和比利时的同事撰写。

他们表示，这种膜可以取代电渗析中使用的电流等效物，电渗析是一种通过在电流下通过膜将离子从一种溶液传输到另一种溶液来处理水的过程。现有的膜价格昂贵，分离效率可达90-95%。这项新研究的作者表示，新的 TFC NPM 可以显着改进这一点，效率超过 99%，同时以更低的成本使用更少的能源。

巴斯大学化学工程讲师、该论文的作者之一谢明博士表示，这种膜可能会导致废水处理思维的转变。他说：“传统上，许多行业都将其产生的废水视为商业废物，这是企业的必要成本。我们创建的膜等技术可以帮助我们采取措施，通过减少废水处理的能源需求来降低碳排放，同时找到在重复使用之前有效分离其中的成分(例如化学品、盐、能源、生物质和营养物质)的方法它们作为高价值的副产品。”

研究人员在设计膜表面涂层时从贻贝身上获得灵感，该涂层由聚合物聚乙烯亚胺(PEI)和聚多巴胺(PDA)组成，聚多巴胺(PDA)是贻贝排泄的化合物，在潮湿条件下用来粘附在岩石或木材上。涂层的粘性使膜具有高度选择性，允许水通过但阻挡其他化合物和有机材料。这种多阶段过程可以改善水的过滤，并以高效、低能耗的方式单独分馏(或分离)化学品。

电渗析技术已显示出其对多种应用的适应性，在本例中，即高盐废水流的管理。在电渗析过程中，利用电势驱动溶解盐的正离子和负离子通过单独的半透合成膜。

在测试过程中，研究人员使用了四种抗生素——头孢曲松钠、头孢噻肟钠、羧苄西林二钠和氨苄西林钠——来证明PDA/PEI涂层膜的电驱动过滤性能。该膜在从盐水溶液(水和氯化钠)中去除抗生素方面表现出前所未有的高回收效率——脱盐效率超过 99.3%，抗生素回收率超过 99.1%。如果结合到工业废水处理中，该膜能够对各种有机/氯化钠混合溶液进行高效的电渗析分馏(分离)，比现有的标准工艺更有效。

韩国能源技术研究所能源工程系的合著者 Dong Han Seo 博士表示：“这项工作展示了最先进的电渗析技术，可以解决制药行业对生物基废水处理的巨大挑战，从而实现有效回收的高价值化学品，同时在另一端以低能耗获得可重复使用的水。”