A tecnologia de dessalinização por osmose reversa (OR) é uma das práticas mais eficazes para lidar com a escassez mundial de água, produzindo a partir de água do mar, subterrâneas e outras fontes de efluentes.
Esquema do processo de fabricação da membrana MoS2 -TFN e o mecanismo subjacente para desempenho de dessalinização superior – Fonte: Zhang Kaisong
O método tradicional requer alto consumo de energia, e o processo é restrito por vários desafios, incluindo o fluxo de água limitado, rejeição insuficiente de sal e resistência à incrustação. As membranas semipermeáveis anti-incrustantes de OR são baratas e necessárias para reduzir o custo e a entrada de energia associada à dessalinização da água.
Nos últimos anos, com o desenvolvimento de nanomateriais bidimensionais (2D), surgiram novas estratégias de fabricação e modificação das membranas de nanocompósitos de película fina (Thin Film Nanocomposite -TFN). Verificou-se que materiais de camada 2D de espessura atômica abrem uma nova maneira para a adaptação da estrutura da membrana, a resistência mecânica, a hidrofilicidade da superfície, a carga de superfície, a densidade de carga e rugosidade superficial na camada com revestimento de poliamida aromática (PA).
Com base nisso, o grupo de pesquisa da Membrane Science and Technology, liderado pelo Prof. Zhang Kaisong do Institute of Urban Environment, sintetizou o grafeno 2D análogo ao dissulfeto de molibdênio (MoS2) em alta transferência através da esfoliação com solvente assistida por ultrassom. As nanofolhas de MoS2 esfoliadas em camadas tinham uma espessura de 2,2 nm com 2-3 camadas e propriedades altamente carregadas negativamente.
Nova membrana para osmose reversa de nanocompósitos de película fina
Uma nova membrana para osmose reversa de nanocompósitos de película fina (TFN) foi fabricada com sucesso com o MoS2 laminar preparado como enchimentos na fase orgânica através de polimerização interfacial de m-fenilenodiamina e monômeros de cloreto de trimesoyl.
A Microscopia eletrônica de transmissão (MET) confirmou que as nanofolhas laminares foram dispersas na matriz da PA, bem como na superfície da membrana.
Em comparação com a membrana virgem e a membrana de OR comercial (BW-30), a membrana de TFN modificada mostrou um fluxo de água melhorado e rejeição de sal, bem como uma boa resistência à incrustação de proteína. Foi atribuído principalmente à hidrofilia melhorada na superfície da membrana.
Além disso, as repulsões eletrostáticas entre a superfície da membrana, os íons salinos e as incrustações carregadas negativamente foram reforçadas devido às nanopartículas 2D incorporadas altamente carregadas negativamente, dando origem a uma melhor rejeição do sal e resistência à incrustação.
Acredita-se que as membranas para osmose reversa TFN modificadas com nanomateriais 2D com propriedades especiais possam representar a próxima geração de membranas de alto desempenho na dessalinização de água.
Referência: Chinese Academy of Sciences, adaptado por Portal Tratamento de Água
Traduzido por Gheorge Patrick Iwaki
