Industrielle Prozesse erzeugen oft eine große Menge an alkalischen Abfalllösungen. Die bestehenden Alkalibehandlungsverfahren erfordern hohe Investitionen, sind kompliziert und haben einen geringen Wirkungsgrad. Die Membrantechnologie hat die Vorteile einer hohen Effizienz und Energieeinsparung. Gegenwärtige polymere Membranmaterialien sind jedoch in rauen alkalischen Umgebungen nicht stark genug. Um dieses Problem zu lösen, haben Prof. Li Pei von der Beijing University of Chemical Technology und Dr. Jianzhong Xia von der Shenzhen University eine alkalibeständige Pervaporationsmembran entwickelt. Die entsprechende Arbeit wurde in veröffentlicht Grenzen der chemischen Wissenschaft und Technik am 28. März 2022.
In dieser Arbeit synthetisierten sie eine superalkalibeständige Polymer-Natriumcarboxymethylcellulose und beschichteten sie auf einem chemisch stabilen porösen Polyethylensubstrat. Sie entwickelten auch eine Sprühbeschichtungstechnologie, um das inkompatible Problem zwischen der hydrophoben Polyethylenschicht und der Natriumcarboxymethylcelluloseschicht zu lösen. Der Pervaporationsfluss der Kompositmembran erreichte 35 ± 2 kg·m−2·h−1 mit einer Natriumchloridrückweisung von 99,9 % ± 0,1 % bei der Trennung einer 3,5 gew.-%igen Natriumchloridlösung bei 70 °C. Die Entsalzungsleistung war stabil, nachdem die Membran 9 Tage lang in einer 20 gew.-%igen NaOH-Lösung bei Raumtemperatur und 80 h lang in einer 10 gew.-%igen NaOH-Lösung bei 60 °C eingeweicht worden war. Darüber hinaus war die Membran in 4 Gew.-% Schwefelsäure und einer 500 mg·L –1 Natriumhypochloritlösung stabil. In einem Verfahren zum Konzentrieren einer NaOH-Lösung von 5 auf 10 Gew.-% bei 60 °C wurde ein durchschnittlicher Wasserfluss von 23 kg·m –2 ·h –1 mit einer NaOH-Rückweisung von über 99,98 % erhalten.
Da die Verbundmembran eine hervorragende Alkalibeständigkeit aufweist, zeigt das Membranmaterial gute Anwendungsaussichten bei der Alkalikonzentration in der Papierherstellung, der Elektroplattierungsindustrie, der Wasserressourcenrückgewinnung in der chemischen Kohleindustrie und in der Aluminiumoxidherstellungsindustrie.
Guiqin Bai et al, Herstellung einer Hochleistungs-Pervaporations-Verbundmembran für die alkalische Abwasserrückgewinnung, Grenzen der chemischen Wissenschaft und Technik (2021). DOI: 10.1007/s11705-021-2078-2
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