Membran Komposit Mengandung Nanopartikel Penukar Ion Anorganik untuk Desalinasi Elektrodialitik Gliserol
Abstrak
Membran komposit diperoleh dengan modifikasi kation polimer heterogen dan membran penukar anion dengan nanopartikel zirkonium hidrofosfat dan zirkonium dioksida terhidrasi. Bahan penukar ion diselidiki dengan metode mikroskop elektron, potensiometri, voltametri, dan spektroskopi impedansi. Nanopartikel tunggal, yang diendapkan dalam media berair, membentuk agregat, ketika komposit berada dalam kontak dengan pelarut organik polar. Baik nanopartikel tunggal (hingga 10 nm) dan agregatnya (hingga 200 nm) diendapkan dalam polimer penukar ion dalam media gliserol. Nanopartikel non-agregat meningkatkan konduktivitas listrik dari bahan penukar ion, agregat adalah penghalang terhadap pengotoran. Membran diaplikasikan untuk menghilangkan NaCl dari campuran gliserin-air yang sangat pekat yang mengandung aditif organik (produk sampingan dari produksi biodiesel). Berbeda dengan bahan murni, komposit menunjukkan stabilitas terhadap pengotoran.
Latar Belakang
Elektrodialisis diterapkan sebagai solusi dari berbagai masalah:pengolahan air dan pengkondisian air [1], khususnya penghapusan komponen ionik beracun dari air tanah [2,3,4] atau persiapan air dari limbah cair industri susu untuk mencuci peralatan [ 5], pengolahan konsentrat reverse osmosis [6], atau limbah sekunder setelah regenerasi sorben [7], desalinasi konsentrat protein [8], produksi asam organik [9], dan banyak tugas praktis lainnya.
Masalah praktis yang sangat penting adalah pengolahan larutan non-air, misalnya gliserol, yang terbentuk sebagai produk sampingan selama produksi biodiesel [10]. Gliserol selanjutnya dapat digunakan untuk sintesis dihidroksiaseton, suksinat, propionat, asam sitrat, pigmen, dll. [11], untuk produksi gas sintetis [12] dan bahkan sebagai bahan bakar [13]. Namun, desalinasi mendalam awal diperlukan karena gliserol yang dihasilkan dengan cara ini mengandung sejumlah besar komponen mineral (terutama NaCl). Metode pemurnian yang paling umum adalah distilasi yang sangat intensif energi [14]. Pertukaran ion [15] serta reverse osmosis [16] hanya dapat diterapkan pada larutan yang sedikit termineralisasi. Ultrafiltrasi, yang telah diusulkan untuk menghilangkan palm dan asam oleat dari gliserol [17], tidak dapat diterapkan pada desalinasi.
Elektrodialisis diharapkan menjadi metode yang paling cocok untuk desalinasi gliserol karena prosesnya dapat digunakan untuk menghilangkan ion anorganik dari larutan dengan interval konsentrasi yang lebar [18, 19]. Elektrodialisis bipolar telah dikembangkan sebelumnya untuk desalinasi gliserol:derajat demineralisasi di atas 80% dicapai dengan kehilangan gliserol di bawah 2% [18]. Secara tradisional, membran penukar ion polimer digunakan untuk elektrodialisis [20]. Dalam kasus gliserol mentah, yang mengandung aditif organik dalam jumlah tinggi, diharapkan terjadi pengotoran pada membran polimer [21,22,23].
Dalam hal bahan untuk pemisahan baromembran, modifikasi membran dengan nanopartikel anorganik (SiO2 [24], Fe2 O3 [25], ZrO2 [26, 27], TiO2 [28], zirkonium hidrofosfat [29]) memberikan stabilitas terhadap pengotoran dengan organik. Pendekatan serupa diterapkan pada membran penukar ion untuk sel bahan bakar [30,31,32]. Fungsi pengubah anorganik adalah untuk meningkatkan konduktivitas proton pada membran dan untuk mencegah dehidrasi pada suhu tinggi. Tahun lalu, membran organik-anorganik untuk elektrodialisis diselidiki [33,34,35,36,37]. Nanopartikel dari penukar ion anorganik mengubah bahkan polimer inert menjadi membran penukar ion [35], hal ini mirip dengan membran keramik [38,39,40]. Namun, membran penukar ion polimer diracuni dengan pelarut organik [41, 42]:reorganisasi struktur berpori mereka menghasilkan penurunan sifat fungsional, misalnya, meningkatkan crossover metanol [42]. Hal ini tidak diragukan lagi mempengaruhi lokasi partikel anorganik, yang harus tidak beragregasi untuk menyediakan tingkat transpor ion yang tinggi [43, 44].
Tujuan dari pekerjaan ini adalah untuk mendapatkan membran organik-anorganik untuk desalinasi larutan non-air, yang akan menggabungkan struktur yang stabil dalam media ini, selektivitas muatan tinggi, konduktivitas listrik yang cukup besar, dan stabilitas terhadap pengotoran dengan bahan organik. Tugas pekerjaan ini adalah pengembangan metode modifikasi menggunakan resin penukar ion sebagai matriks polimer model karena bahan ini digunakan untuk preparasi membran heterogen. Permasalahan lainnya adalah penerapan teknik modifikasi preparasi membran, penyelidikan morfologi dan sifat fungsional bahan komposit, pengujian membran pada proses desalinasi gliserol mentah.
Zirkonium dioksida terhidrasi (HZD) digunakan sebagai pengubah membran penukar anion. Penukar ion ini menunjukkan kemampuan pertukaran anion dalam media asam dan netral [45]. Zirkonium hidrofosfat (ZHP) amorf diterapkan untuk modifikasi membran penukar kation. Penukar ion anorganik ini memiliki kapasitas tukar yang tinggi, stabil secara kimiawi dan tidak memerlukan reagen kimia yang mahal untuk sintesis.
Eksperimental
Solusi untuk Elektrodialisis
Limbah yang diperoleh selama produksi biodiesel (pabrik penyulingan Trostyanetz dari "Ukrspirt State Comrany", Ukraina) digunakan untuk penyelidikan. Larutan berbasis gliserol ini mengandung air (10 massa %), kotoran organik (8 massa %), dan 1000 mol m
−3
NaCl. Larutan NaCl encer juga digunakan untuk pengukuran potensiometri dan impedansi.
Modifikasi Resin Penukar Ion
Resin polistiren-divinilbenzena berbentuk gel granul, yaitu Dowex HCR-S (penukar kation asam kuat) dan Dowex Marathon A (penukar anion basa kuat), yang telah diproduksi oleh perusahaan Dow Chemical, diteliti pendahuluan. Itu diperlukan untuk penyelidikan komposit dengan mikroskop elektronik transmisi (TEM) dan untuk pilihan metode modifikasi yang paling cocok. Penukar kation dan penukar anion masing-masing dimodifikasi dengan ZHP dan HZD.
Seri pertama sampel disiapkan sesuai dengan tahapan berikut:(i) impregnasi resin dengan air, (ii) impregnasi resin basah dengan 1 M ZrOCl2 larutan selama 24 jam pada 298 K (perbandingan volume resin dan larutan adalah 1:20), (iii) pencucian resin dengan larutan HCl (10 mol m
−3
) hingga pH konstan dari efluen (sekitar 2) untuk menghilangkan elektrolit tambahan yang diserap selengkap mungkin, (iv) pengolahan resin dengan 1 M H3 PO4 larutan pada 298 K (perbandingan volume resin dan larutan adalah 1:10) diikuti dengan pencucian dengan air deionisasi hingga reaksi netral dari efluen, (v) pengolahan dengan ultrasound pada 30 kHz dengan menggunakan Bandelin perangkat (Bandelin , Hungaria) untuk membersihkan permukaan luar granul, dan (vi) perlakuan dengan gliserol diikuti dengan pencucian dengan air deionisasi dan pengeringan dalam desikator di atas CaCl2 pada suhu kamar hingga massa tetap. Setelah tahap (v), sebagian resin diambil dan dikeringkan dalam desikator.
Mengenai penukar anion, prosedur modifikasi serupa. Namun, larutan campuran (1 M ZrOCl2 dan 7 M HCl) digunakan untuk impregnasi resin (tahap ii), 7 M HCl digunakan untuk mencuci sampai kekeruhan efluen hilang setelah netralisasi (tahap iii). Konstituen anorganik diendapkan dengan NH 1 M4 larutan OH (tahap iv).
Seri kedua sampel disiapkan dengan cara yang sama; namun, 0,1 M ZrOCl2 larutan dalam gliserol digunakan untuk impregnasi resin. Solusi dari H3 PO4 atau NH4 OH dalam gliserol masing-masing digunakan untuk pengendapan ZHP atau HZD.
Modifikasi Membran Penukaran Ion
Membran heterogen CMI 7000 penukar kation (CM) dan AMI 7000 anion exchange (AM) (Membran Internasional ), yang ketebalannya dalam keadaan mengembang sekitar 600 m, diselidiki. Membran dimodifikasi dengan HZP dan HZD, masing-masing. Prosedur modifikasi serupa dengan yang dijelaskan di atas untuk sampel seri kedua. Setelah pengeringan terakhir, membran ditimbang.
SEM dan TEM
Investigasi membran dengan metode pemindaian mikroskop elektron (SEM) disediakan dengan menggunakan JEOL JSM 6700 F dan JEOL JFC-1600 mikroskop (JEOL, Jepang). Pendahuluan, lapisan platinum diendapkan ke sampel pada 3 Pa menggunakan JEOL JFC-1600 Auto fine coater (JEOL, Jepang). JEOL JEM 1230 mikroskop elektron transmisi (JEOL, Jepang) diaplikasikan pada resin penukar ion yang dihancurkan. Sebelum investigasi, membran dan resin diperlakukan dengan ultrasound.
Investigasi Transportasi Ion
Sel terbagi dua kompartemen yang disuplai oleh elektroda Ag/AgCl digunakan untuk pengukuran potensiometri, yang dilakukan dengan menggunakan SCH-1312 voltmeter (Analitpribor, Ukraina). Kompartemen sel diisi dengan larutan NaCl berair (0,5 dan 1 M) mirip dengan [46, 47].
Tahanan listrik dari membran diukur menggunakan sel dua kompartemen yang dilengkapi dengan elektroda platinum. Larutan NaCl encer memenuhi sel. Pengukuran dilakukan menggunakan sistem impedansi Autolab pada 1 × 10
−2
1 × 10
6
Hz. Resistansi sel ditentukan sebagai dataran tinggi ketergantungan frekuensi dari bagian nyata dari impedansi. Resistensi membran dihitung sebagai perbedaan antara resistensi sel dengan dan tanpa membran [47, 48]. Sebagai perbandingan, konduktivitas listrik bentuk H-(OH) dari resin penukar ion diukur mirip dengan [43, 44]. Air deionisasi digunakan sebagai media non-konduktor.
Pengukuran voltametri disediakan menurut skema empat elektroda yang mirip dengan [46]. Skema ini melibatkan sel terbagi dua kompartemen, dua elektroda kerja platinum, yang dihubungkan dengan IPPT 65-49 pemasok listrik (Ukrrospribor LTD , Ukraina) dan SCH-4311 ammeter (Analitprobor , Ukraina). Dua elektroda Ag/AgCl dihubungkan dengan voltmeter. Elektroda referensi disuplai dengan kapiler Luggin.
Semua eksperimen dilakukan pada 298 K.
Elektrodialisis Larutan Gliserol
Penyiapan eksperimental melibatkan sel tujuh kompartemen, tiga saluran cairan independen, pemasok daya, dan instrumentasi pengukuran yang disebutkan di atas (Gbr. 1). Ruang desalinasi berisi kisi-kisi untuk turbulisasi aliran. Area membran efektif adalah 30 cm
2
(30 cm × 1 cm), jarak antar membran adalah 4 mm, luas penampang setiap kompartemen adalah 0,4 cm
2
. Membran komposit ditempatkan di antara kompartemen desalinasi dan konsentrasi, membran lainnya murni. Sebagai perbandingan, proses pemisahan dilakukan hanya dengan menggunakan membran murni di antara semua kompartemen.
Setup eksperimental untuk elektrodialisis gliserol. Bagian I dan VII adalah kompartemen elektroda; II , IV , dan VI adalah kompartemen konsentrasi; III dan V adalah kompartemen desalinasi
Larutan gliserol (200 cm
3
) dilewatkan melalui kompartemen desalinasi sesuai dengan operasi siklik. Larutan NaCl, konsentrasi awalnya adalah 0,01 M (200 dm
3
) disirkulasikan melalui kompartemen konsentrasi. 0,05 M Na2 JADI4 larutan dilewatkan melalui kompartemen elektroda.
Hasil
Agregasi Nanopartikel Di Dalam Matriks Polimer
Lokasi partikel anorganik di dalam penukar ion polimer ditentukan oleh struktur berpori bahan ini dalam keadaan mengembang. Strukturnya diketahui mencakup daerah seperti gel, di mana cluster berukuran nano (hingga 20 nm [36, 43, 44, 46, 49,50,51]) dan saluran yang lebih sempit di antara mereka berada (struktur saluran cluster ion polimer -bahan pertukaran dijelaskan secara rinci dalam [49,50,51]). Cluster dan saluran, yang mengandung kelompok fungsional, dianggap sebagai pori-pori transportasi. Bidang hidrofobik rantai hidrokarbon ditempatkan di rongga antara bidang gel. Pori-pori berukuran mikron terkait dengan cacat struktur dan rongga antara penukar ion dan pengikat (untuk membran heterogen).
Visualisasi nanopartikel anorganik non-agregat hanya dimungkinkan untuk resin:butirannya dapat dihancurkan dengan relatif mudah hingga ukurannya, yang memungkinkan kita mendapatkan gambar TEM. Foto-foto penukar kation organik-anorganik seri pertama sebelum dan sesudah perlakuan dengan gliserol (yaitu, setelah tahap modifikasi v dan vi) diberikan pada Gambar. 2. Nanopartikel ZHP globular non-agregat (4–20 nm) dapat dilihat, agregat ditemukan praktis tidak ada. Nanopartikel HZD non-agregat juga ditemukan di penukar anion. Nanopartikel jelas ditempatkan di dalam kelompok dan saluran dan distabilkan oleh dindingnya.
Gambar TEM dari ZHP (a , b ) dan HZD c nanopartikel dalam kation (a , b ) dan anion (c ) penukar seri 1 sebelumnya (a , c ) dan setelah (b ) pengobatan dengan gliserol. Nanopartikel non-agregasi (a , c ) dan agregatnya (b ) terlihat
Setelah perawatan dengan pelarut organik, tidak ada nanopartikel tunggal yang ditemukan. Mereka membentuk agregat (≈100 nm), yang ternyata terletak di luar pori-pori transpor. Agregasi ini mungkin karena reorganisasi cluster yang disebabkan oleh adsorpsi pelarut organik [42]. Selain itu, reorganisasi dapat disebabkan oleh permitivitas dielektrik gliserol yang lebih rendah dibandingkan dengan air. Hal ini meningkatkan tolakan counter ion dari kelompok fungsional. Sebagai hasil dari reorganisasi, nanopartikel meninggalkan pori-pori transportasi dan membentuk agregat di luarnya.
Nanopartikel ZHP non-agregasi (2–10 nm), yang diendapkan dari larutan gliserol, terlihat pada sampel seri kedua (Gbr. 3). Partikel yang lebih besar (hingga 300 nm) juga terlihat pada gambar dengan resolusi lebih kecil. Partikel-partikel ini jelas terkait dengan agregat, yang jelas-jelas ditempatkan di rongga antara daerah gel.
Gambar TEM kation - penukar seri kedua. nanopartikel ZHP (a ) dan partikel yang lebih besar, berukuran 100–300 nm (b ), terlihat
Keteraturan serupa dari pembentukan partikel nano jelas merupakan karakteristik untuk membran. Seperti yang ditemukan, kandungan massa ZHP dan HZD dalam membran masing-masing adalah 4,5 dan 3,9%. Setelah perlakuan dengan gliserol, agregat kecil (hingga 300 nm) ditemukan di dalam konstituen penukar ion membran (Gbr. 4). Agregat ini jelas terletak di rongga antara daerah gel. Tidak ada partikel besar, yang ukurannya sebanding dengan pori-pori antara polimer penukar ion dan pengikat, yang ditemukan (Gbr. 4).
Gambar SEM penampang membran penukar kation komposit. Agregat kecil nanopartikel ZHP terlihat (a ), tidak ada partikel yang terlihat di pori-pori besar (b )
Konduktivitas Listrik dan Selektivitas Muatan Membran
Logaritma konduktivitas listrik spesifik membran \( \left( \log \overline{\kappa}\kanan) \) diplot pada Gambar. 5 vs konduktivitas larutan NaCl berair (κ ). Seperti terlihat, penurunan konsentrasi larutan menyebabkan penurunan nilai \( \overline{\kappa} \) karena berkurangnya kandungan elektrolit yang diserap tambahan (baik counter dan co-ion). Elektrolit mengisi pori-pori, yang tidak mengandung gugus fungsi. Besaran \( \overline{\kappa} \) melibatkan transpor ion melalui gugus dan saluran. Ketika bagian difusi dari lapisan ganda listrik tidak tumpang tindih, transpor ini disebabkan oleh konduktivitas permukaan dan fluida.
Logaritma konduktivitas membran vs konduktivitas larutan NaCl berair luar
Dalam hal membran penukar kation diresapi dengan larutan, konduktivitasnya ditentukan sebagai berikut:
Di sini, F adalah konstanta Faraday, z adalah nomor tagihan, ū adalah mobilitas dan \( \overline{C} \) adalah konsentrasi, subskrip “+” dan “−” masing-masing sesuai dengan kation dan anion, “
/
” superskrip terkait dengan ion penghitung dalam kelompok dan saluran, “
//
” indeks dikaitkan dengan counter dan co-ion dalam pori-pori, yang bebas dari gugus fungsi. Dalam kondisi \( {z}_{+}{\overline{u}}_{+}^{/}{\overline{C}}_{+}^{/}<{0}{\overline{C }}^{//}\left({z}_{+}{\overline{u}}_{+}^{//}+{z}_{-}{\overline{u}}_{ -}^{//}\right) \), konsentrasi spesies di luar kelompok dan saluran dapat ditentukan sebagai \( {\overline{C}}^{//}=\frac{\overline{\kappa}} {z_{+}{\overline{u}}_{+}^{//}+{z}_{-}{\overline{u}}_{-}^{//}} \). Di sini \( {\overline{u}}_{+}^{//} \) dan \( {\overline{u}}_{-}^{//} \) diasumsikan sama dengan mobilitas spesies dalam larutan luar.
Ketergantungan \( \frac{{\overline{C}}^{.//}}{C} \) pada C (di mana C adalah konsentrasi larutan luar) ditunjukkan pada Gambar. 6. Rasio ini meningkat di wilayah konsentrasi rendah karena penurunan konduktivitas permukaan melalui gugus. Selanjutnya, rasio mencapai nilai yang mendekati konstan. Dataran tinggi sesuai dengan interval konsentrasi, di mana konduktivitas ditentukan terutama oleh elektrolit tambahan yang diserap.
Rasio \( \frac{{\overline{C}}^{.//}}{C} \) sebagai fungsi konsentrasi larutan luar
Ekstrapolasi kurva, yang mencerminkan ketergantungan \( \lg \overline{\kappa} \) pada κ, untuk κ = 0 memberikan magnitudo yang agak rendah. Nilai ini sesuai dengan transpor ion hanya melalui kluster dan saluran (Tabel 1). Nilai \( \overline{\kappa} \) ini lebih rendah untuk membran yang dimodifikasi, ini sesuai dengan data yang diperoleh untuk resin penukar ion (Tabel 2). Daerah linier dari kurva berhubungan dengan diapason konsentrasi, di mana konduktivitas membran ditentukan terutama oleh tambahan elektrolit yang diserap. Ini berlaku untuk interval konsentrasi ini:
dimana b1 dan b2 adalah koefisien empiris. Mereka mencerminkan efek penyaringan matriks polimer (membran murni) atau matriks dan agregat (membran yang dimodifikasi).
Nilai koefisien yang lebih rendah untuk membran yang dimodifikasi menunjukkan bahwa agregat melakukan fungsi penghalang terhadap elektrolit yang diserap tambahan. Karena bahan organik dapat diadsorpsi pada bagian hidrofobik rantai polimer, agregat diasumsikan melindungi membran dari pengotoran.
Jumlah transpor ion lawan melalui membran (\( \overline{t} \)) ditentukan dari pengukuran potensial membran (Em ) diikuti dengan perhitungan dari rumus [47]:
dimana a1 dan a2 adalah aktivitas solusi yang semakin sedikit terkonsentrasi, R adalah konstanta gas, dan T adalah suhu.
Kurva voltametri yang diperoleh untuk larutan NaCl berair menurut skema empat elektroda diberikan pada Gambar. 7. Seperti yang terlihat, nilai rapat arus terbatas (ilim ) secara praktis sama baik untuk membran penukar kation murni maupun termodifikasi. Pemisah penukar anion yang dimodifikasi menunjukkan kerapatan arus yang sedikit lebih rendah daripada membran murni yang menunjukkan penurunan selektivitas muatan.
Kurva voltametri untuk pertukaran kation a dan pertukaran anion b membran. Pengukuran dilakukan dalam larutan berair yang mengandung 40 mol m
−3
NaCl, kecepatan aliran superfisial adalah 1,04 × 10
−3
m s
−1
Di wilayah i < 0.75 ilim , tidak ada linearitas dependensi voltametri yang diamati untuk membran murni. Ketidaklinieran menunjukkan polarisasi konsentrasi, yang terjadi pada pori-pori terbesar antara polimer penukar ion dan pengikat. Fenomena ini khas untuk membran heterogen [50]. Namun, ketergantungan voltametri adalah linier untuk membran yang dimodifikasi di i < 0.75 ilim . Hal ini menunjukkan pengecualian transportasi ion melalui pori-pori terbesar dari membran komposit terbukti karena pengurangan jumlah elektrolit tambahan yang diserap.
Desalinasi Limbah Gliserol
Elektrodialisis dilakukan di bawah tegangan konstan, yang menyediakan i = 0,75ilim , di mana i dan ilim adalah rapat arus dan arus pembatas, masing-masing. Ini diperlukan untuk menghindari pengendapan aditif organik di dalam sistem membran. Arus secara bertahap menurun sesuai dengan pengurangan konsentrasi NaCl di kompartemen desalinasi. Konfigurasi sistem membran memberikan stabilitas pH (sekitar 6) baik konsentrat dan larutan yang dimurnikan.
Ketika membran yang dimodifikasi memisahkan kompartemen desalinasi dan konsentrasi, kandungan garam dalam larutan gliserol berkurang secara bertahap. Hal ini mencerminkan ketergantungan konduktivitas listrik larutan melalui kompartemen desalinasi pada waktu yang diplot dalam koordinat semi-logaritmik (Gbr. 8).
Konduktivitas gliserol mentah dari waktu ke waktu elektrodialisis
Ketergantungan linier dalam koordinat ini disebabkan oleh keterbatasan difusi. Tidak ada pengotor organik, yang ada dalam gliserol mentah, yang ditemukan di kompartemen desalinasi. Efisiensi saat ini mencapai 95-98%. Proses dihentikan, ketika konsentrasi garam sisa 1000 kali lebih rendah dari pada larutan awal. Setelah proses selesai, membran dikeluarkan, dicuci dengan air deionisasi, dan konduktivitasnya diukur menggunakan larutan NaCl encer (40 mol dm
−3
) seperti yang dijelaskan dalam "Investigasi Transportasi Ion." Penurunan konduktivitas sekitar 2% untuk membran penukar kation dibandingkan dengan nilai yang diperoleh sebelum proses. Mengenai pemisah penukar anion, konduktivitasnya bahkan sedikit lebih tinggi setelah elektrodialisis (sekitar 5%). Namun, penyimpangan ini praktis dalam kesalahan eksperimental yang menunjukkan stabilitas membran yang dimodifikasi terhadap pengotoran.
Dalam kasus membran murni, laju desalinasi terbukti jauh lebih lambat karena penyumbatannya dengan bahan organik. Tegangan sel meningkat secara dramatis. Selain itu, larutan melalui kompartemen desalinasi diasamkan yang menunjukkan pemblokiran membran penukar anion yang lebih disukai. Memang, setelah dibersihkan, konduktivitasnya 15 kali lebih rendah. Dalam kasus membran penukar kation, penurunan konduktivitas sekitar 50%. Ini menunjukkan pembentukan endapan di dalam pori-pori membran murni.
Diskusi
Modifikasi meningkatkan selektivitas muatan membran penukar kation (lihat Tabel 1), ini mungkin karena penyaringan pori-pori dengan partikel anorganik. Nanopartikel agregat membentuk struktur berpori sekunder di dalam membran. Pori-pori kecil antara nanopartikel serta kepadatan muatan permukaan yang tinggi, yang diwujudkan dalam media netral karena disosiasi gugus fungsi yang mengandung fosfor [45], mencegah pengangkutan ko-ion. Pada saat yang sama, jumlah transpor ion lawan yang lebih rendah ditemukan untuk membran penukar anion yang dimodifikasi. Memang, HZD menyerap anion (An
−
) terutama dalam media asam:
Biasanya, titik isoelektrik HZD dicapai dalam media netral:dalam kondisi ini kapasitas pertukaran kation dan anion adalah sama. Dengan demikian, agregat HZD mengizinkan kedua counter (Cl
−
) dan rekan- (Na
+
) ion. Namun, agregat melindungi bahan penukar ion dari pengotoran dengan bahan organik.
Dengan demikian, ZHP meningkatkan jumlah transpor counter-ion dalam membran penukar kation. Pada saat yang sama, HZD sedikit menurunkan selektivitas muatan dari membran penukar anion. Peningkatan transportasi anion diharapkan dalam media asam. Namun, kemungkinan desalinasi gliserol terwujud bahkan dalam media netral.
Kesimpulan
Seperti yang ditunjukkan, nanopartikel dikumpulkan dalam penukar ion selama perawatan mereka dengan gliserol. Untuk mencapai stabilitas nanopartikel yang tergabung dan sifat fungsional bahan, prosedur modifikasi dilakukan dalam media gliserol. Dalam kondisi ini, baik nanopartikel non-agregasi dan agregat kecilnya (hingga 300 nm) terbentuk. Mereka jelas terletak di dalam rongga antara daerah gel dan melakukan fungsi penghalang terhadap adsorpsi pengotor organik pada fragmen hidrofobik rantai hidrokarbon. Tidak ada pengaruh ZHP yang cukup pada semi-permitivitas membran penukar kation yang ditemukan dalam larutan NaCl berair. Pada saat yang sama, HZD sedikit menurunkan selektivitas muatan membran penukar anion dalam media netral karena sifat amfoter dari pengubah. Mereka jelas merupakan penghalang terhadap tidak hanya elektrolit tambahan yang diserap tetapi juga adsorpsi organik.
Membran komposit diterapkan untuk desalinasi campuran gliserol-air yang mengandung aditif organik (produk sampingan dari produksi biodiesel). Berlawanan dengan membran murni, bahan komposit ditunjukkan untuk menunjukkan stabilitas terhadap pengotoran. Dimungkinkan untuk mengurangi konsentrasi garam dalam 100 kali, aditif organik tetap berada dalam larutan desalinasi. Percepatan proses desalinasi membutuhkan perbaikan tumpukan elektrodialisis. Karena masalah pembatasan arus, desalinasi yang lebih dalam dapat dilakukan dengan menggunakan pertukaran ion. Penukar ion organik-anorganik yang dimodifikasi dalam media non-air mungkin dapat digunakan untuk tujuan ini.
