Grenzflächenpolymerisation mit biobasierten Lösemitteln und Entsalzungs- und Nanofiltrationsmembranen für organische Lösemittel
Forschende fanden heraus, dass der Einsatz von biobasierten Lösemitteln wie Cyclopentylmethylether (CPME) und 2-Methyltetrahydrofuran (2-MeTHF) bei der Grenzflächenpolymerisation dazu führt, dass dünnfilmbasierte Verbundmembranen mit höheren Leistungseigenschaften hergestellt werden können.
Dünnschicht-Verbundmembranen werden weithin als nachhaltigere Technologien für die Entsalzung und Nanofiltration mit organischen Lösemitteln angesehen. Der Prozess der Herstellung dieser Membranen ist jedoch nicht nachhaltig. Dies liegt daran, dass n-Hexan, ein giftiges und gefährliches Lösemittel, oder andere aus fossilen Rohstoffen gewonnene ölige Lösemittel als organische Phase für die Herstellung der selektiven Polyamidschichten solcher Membranen verwendet werden. Hier haben wir fossile Lösemittel durch gutartige, biologisch erneuerbare Lösemittel ersetzt, die bessere Umwelt-, Gesundheits- und Sicherheitskennzahlen aufweisen – Cyclopentylmethylether (CPME) und 2-Methyltetrahydrofuran (2-MeTHF). Eine vollaromatische Polyamid-Dünnschichtverbundmembran (TFC), die mit CPME hergestellt wurde, wies eine höhere NaCl-Rückhaltung (97,8 %) auf, während die gleiche Membran, die mit n-Hexan hergestellt wurde, nur 92,4 % Rückhaltung aufwies. Eine halbaromatische TFC-Membran aus Polyamid, die mit 2-MeTHF hergestellt wurde, wies eine Ethanoldurchlässigkeit von 9,87 L m-2 h-1 bar-1 und eine 97,1%ige RB-Rückweisung auf, 3,7-mal höher als die mit n-Hexan hergestellte TFC-Membran.
Dies zeigt die Machbarkeit und die Vorteile des Ersatzes giftiger und gefährlicher Lösemittel, die lange Zeit als Standardlösemittel bei der Herstellung von Membranen verwendet wurden, durch unschädliche Alternativen. Diese Forschung könnte möglicherweise die Nachhaltigkeit der Membranherstellung verbessern.
Die Forschungsarbeit wurde im Journal of Membrane Science, Band 692, Februar 2024 veröffentlicht.
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