过滤技术中最有前途的新领域之一是向不同类型的膜注入纳米材料,以提高性能或传递某些材料属性。这里我们将研究近年来一个突出的例子,即在水处理中使用的超滤膜中加入碳纳米管(CNTs)。我们也会看看我们搅拌过的细胞是如何帮助这种特殊的膜制造过程的。首先,使用碳纳米管制造水处理膜有什么好处?虽然科学家已经确定了碳纳米管实施的几个潜在优势,但由于这一过程仍处于研发阶段,它们不一定在所有情况下都得到证实。一个关键的可能的好处是,用这些材料制成的膜将比传统膜更坚固,从而减少膜破裂和污染的情况,这两个问题是造成水处理的高维护成本的重要原因。另一个独特的优点是,碳纳米管具有抗菌特性,可以减少生物膜的形成,从而防止或限制生物污垢。最后,使用碳纳米管制造超滤膜的过程允许生产商对膜表面进行化学修饰,通过为特定的有机溶质量身定制膜,进一步减少污染。与标准的膜制造工艺一样,搅拌槽是建立测试膜渗透性的理想设备。为这个特殊的研究关于用CNTs,细胞制造的聚砜超滤膜的有效性(ANHP4750在这种情况下,设定为在38巴的压力(约551psi)中使用超纯水进行死端过滤。

HP4750搅拌电池
HP4750搅拌细胞

为了确定渗透性,HP4750直接连接到压缩空气罐的压力调节器。将每个膜在38巴中压实,直到流速稳定(至少30分钟)。然后通过作为施加的压力(在5和35巴之间)的函数称量渗透物来测量流速。为了确认结果,该测试一式三份进行。渗透性是确定膜对污垢的易感性及其整体效率的重要测试特性。在研究中引用这里,研究人员发现CNT和非CNT改性膜之间的渗透率没有统计学上的显著差异。这些发现支持了他们的结论,即将CNTs接枝到膜上的过程是无效的。在结论中,作者注意到,由于CNTs只部分分散在宿主材料中,因此它们无法获得CNTs的力学性能。虽然这项特别的研究没有产生预期的结果,但将纳米材料整合到膜上的新方法正在不断探索,希望这些高级膜成为可能只是时间问题。访问这里阅读完整的研究:https://cohesion.rice.edu/engineering/pedroalvarez/emplibrary/85.pdf