Membranas con patrones de ultrafiltración de polisulfones a escala piloto: optimización de parámetros de inversión de fase en un sistema de fundición de rollo a rollo | JoVE Visualize

Área de la Ciencia:

Ciencias de los materiales
Ingeniería Química
Ciencias del medio ambiente

Sus antecedentes:

La escalabilidad y procesamiento de membranas de alto rendimiento son desafíos clave.
Las investigaciones anteriores sobre membranas con patrones utilizando separación de fase no inducida por disolvente modificada por pulverización (s-NIPS) fueron principalmente a escala de laboratorio.
La ampliación de la producción de membranas puede alterar las características de rendimiento.

Objetivo del estudio:

Optimizar la producción a escala piloto de membranas de ultrafiltración con patrones de polisulfón (PSf) a través de s-NIPS.
Identificar los parámetros óptimos de inversión de fase para la fabricación de rollo a rollo.
Para cerrar la brecha entre la preparación de membranas a escala de laboratorio y a escala piloto.

Principales métodos:

Variación sistemática de los parámetros de inversión de fase (concentración de polímero, peso molecular, tipo/concentración de aditivo) en una línea piloto de rollo a rollo de 12 pulgadas de ancho.
Se utiliza el método de separación de fases no inducida por disolvente modificado por pulverización (s-NIPS).
Caracterización de las membranas para la permeabilidad de agua pura, el rechazo de BSA, las viscosidades de la solución de fundición y la morfología.

Principales resultados:

Se lograron membranas de PSf sin defectos y de alto rendimiento a escala piloto.
Las membranas con patrón s-NIPS demostraron un aumento del 150-350% en el flujo de agua en comparación con las membranas planas.
Las alturas de patrón altas (hasta 825 μm) y los macrovoides parecidos a dedos contribuyeron a mejorar el flujo.

Conclusiones:

S-NIPS optimizado con éxito para la producción a gran escala de membranas de ultrafiltración con patrón de PSf.
Las membranas desarrolladas presentan un flujo de agua significativamente mejorado, adecuado para aplicaciones de tratamiento de agua.
Este trabajo valida el potencial de s-NIPS a escala piloto para la producción de membranas avanzadas.