膜科学技術ジャーナル

概要

機能化多層カーボンナノチューブが淡水化プロセス用セルロースジアセテートベースの順浸透膜の構造と性能に与える影響

Xiulan Zhao、Jianfang Sheng、Lijing Zhu、Anjiang Zhang、Lixin Xue

海水淡水化プロセスにおけるセルロースジアセテート（CDA）ベースの順浸透（FO）膜の性能を向上させるために、官能基化された多層カーボンナノチューブ（MWCNT）を添加剤として、0～5重量％のさまざまな組成で溶液にブレンドし、古典的な転相法を使用してFO膜を調製しました。形成された膜の構造と特性は、フーリエ変換赤外（FTIR）分光法、原子間力顕微鏡（AFM）、走査型電子顕微鏡（SEM）、遷移電子顕微鏡（TEM）、水フラックスおよび逆溶質フラックス試験によって特性評価されました。官能基化されたMWCNTの含有量は、ブレンド膜の形態、多孔構造、および特性に影響を与える重要な要因であることがわかりました。ブレンド膜のSEM、AFM、およびTEM画像は、表面形態と断面形態が官能基化されたMWCNTの含有量によって変化することを示しました。興味深いことに、官能化 MWCNT が存在すると、純水フラックスに大きな影響を与えることなく、FO 膜の表面接触角と逆溶質フラックスが大幅に改善されました。わずか 1 wt% の MWCNT を添加するだけで、CDA ベースの FO 膜の水フラックスは 10.5 L/m2h から 12.5 L/m2h に増加しましたが、逆溶質フラックスは 1.8 から 0.3 mol/m2h 未満に減少しました。3.5 wt% の模擬海水供給溶液を使用した脱塩テストでは、1 wt% MWCNT を含むブレンド膜は、純粋な CDA FO 膜よりも水フラックスが 366% 高く、逆溶質フラックスが 53% 低いことが示されました。これらの結果は、官能化 MWCNT で改質された CDA ベースの FO 膜が、海水淡水化プロセスでの実際のアプリケーション向けにさらに開発される可能性が高いことを示唆しています。