Hybrid MOF+COF modified PVDF membranes for enhanced microfiltration of pharmaceutical contaminants
Jednym z kluczowych kierunków w rozwoju procesów membranowych jest poszukiwanie nowych materiałów oraz modyfikacja powszechnie stosowanych membran. Projektowanie struktur membranowych o programowalnych właściwościach zwiększa wydajność procesów oraz rozszerza ich potencjalne zastosowania. W niniejszym badaniu zastosowano hybrydowe struktury MOF + COF (metal organic framework + covalent organic framework) do modyfikacji mikrofiltracyjnych membran z polifluorku winylidenu (PVDF). Związki te charakteryzują się wysoko rozwiniętą strukturą i dużą powierzchnią właściwą, co odpowiada za doskonałe właściwości adsorpcyjne. Takie modyfikacje mogą poprawić usuwanie zanieczyszczeń organicznych, w tym leków i produktów higieny osobistej z wody, w trakcie procesu mikrofiltracji. Celem badań była ocena wpływu modyfikacji strukturami MOF + COF na właściwości powierzchniowe i użytkowe membran PVDF oraz określenie ich potencjału w usuwaniu substancji farmaceutycznych z wody. Do modyfikacji membran zastosowano strukturę ZIF-8+TpPa syntezowaną we własnym laboratorium. Jako modelowy związek farmaceutyczny wybrano tetracyklinę. Właściwości powierzchniowe i strukturalne otrzymanych materiałów analizowano za pomocą FTIR, XRD oraz pomiarów kąta zwilżania. Wydajność filtracji oceniano w standardowym układzie mikrofiltracyjnym dla różnych warunkach pracy: dla temperatury nadawy 25°C, 30°C i 40°C oraz dla ciśnieniach nadawy 0,5, 1 i 1,5 bar. Analizy strukturalne potwierdziły skuteczną syntezę hybryd ZIF-8+TpPa i ich inkorporację na powierzchni membrany. Filtracja w przepływie krzyżowo-prądowym wykazała, że masa usuniętej tetracykliny wzrosła z 742,9 mg/m2 dla membran niemodyfikowanych do 1222,4 mg/m2 dla membran zmodyfikowanych. Wyższe ciśnienie zasilania zwiększało efektywność usuwania, natomiast wpływ temperatury był nieliniowy i zaobserwowano spadek efektywności przy 40˚C w porównaniu do 25˚C i 30˚C.
Artykuł:
Water Resources and Industry
Autorzy z PW:
Daniel Polak, Maciej Szwast
Dyscyplina:
Rok wydania: