Membran Komposit Lanjutan dengan Penukar Ion yang Ditingkatkan Nanopartikel untuk Desalinasi Elektrodialisis Glycerol yang Efisien

Abstrak

Membran komposit diperoleh dengan modifikasi membran kation dan anion ekschange heterogen polimer dengan nanopartikel fosfatoklorida zirconium dan dioksida zirconium hidrasi, masing-masing. Materi penukar ion diselidiki dengan metode mikroskop elektron, potensiometri, voltamometri, dan spektroskopi impedansi. Nanopartikel tunggal yang mengendap dalam media air membentuk agregat ketika komposit dalam kontak dengan pelarut organik polar. Baik nanopartikel tunggal (hingga 10 nm) maupun agregatnya (hingga 200 nm) mengendap dalam polimer penukar ion dalam media glycerol. Nanopartikel yang tidak teragregat meningkatkan konduktivitas listrik materi penukar ion, sementara agregat bertindak sebagai penghalang terhadap kotoran. Membran diterapkan untuk penghapusan NaCl dari campuran glycerin-air yang sangat terkonsentrasi yang mengandung zat aditif organik (sampah samping produksi biodiesel). Berbeda dengan materi asli, komposit menunjukkan stabilitas terhadap kotoran.

Latar Belakang

Elektrodialisis diterapkan sebagai solusi untuk berbagai masalah: pengolahan air dan kondisi air [1], khususnya penghapusan komponen ionik toksik dari air tanah [2,3,4] atau penyediaan air dari limbah cair industri susu untuk pencucian peralatan [5], pengolahan konsentrat osmosis terbalik [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 solusi non-air, misalnya glycerol, yang terbentuk sebagai produk samping selama produksi biodiesel [10]. Glycerol dapat lebih lanjut digunakan untuk sintesis asam dihidroksiaseton, asam sukcinat, asam propionat, asam sitrat, pigmen, dll. [11], untuk produksi gas sintesis [12] dan bahkan sebagai bahan bakar [13]. Namun, desalinasi mendalam yang terlebih dahulu diperlukan karena glycerol yang dihasilkan dengan cara ini mengandung jumlah tinggi komponen mineral (utamanya NaCl). Metode pembersihan yang paling umum adalah distilasi yang sangat boros energi [14]. Penukaran ion [15] serta osmosis terbalik [16] hanya dapat diterapkan pada solusi yang sedikit mineralisasi. Ultrafiltirasi, yang diusulkan untuk penghapusan asam palm dan asam oleat dari glycerol [17], tidak dapat diterapkan untuk desalinasi.

Elektrodialisis diharapkan menjadi metode yang paling cocok untuk desalinasi glycerol karena proses dapat digunakan untuk penghapusan ion anorganik dari solusi dengan interval konsentrasi yang luas [18, 19]. Elektrodialisis bipolar telah dikembangkan sebelumnya untuk desalinasi glycerol: derajat demineralisasi di atas 80% dicapai dengan kehilangan glycerol di bawah 2% [18]. Tradisionalnya, membran penukar ion polimer digunakan untuk elektrodialisis [20]. Dalam kasus glycerol kasar, yang mengandung jumlah tinggi zat aditif organik, kotoran membran polimer diharapkan [21,22,23].

Dalam kasus materi untuk pemisahan membran tekanan, modifikasi membran dengan nanopartikel anorganik (SiO₂ [24], Fe₂O₃ [25], ZrO₂ [26, 27], TiO₂ [28], fosfatoklorida zirconium [29]) memberikan stabilitas mereka terhadap kotoran dengan organik. Pendekatan serupa diterapkan pada membran penukar ion untuk sel bahan bakar [30,31,32]. Fungsi modifikasi anorganik adalah untuk meningkatkan konduktivitas proton membran dan mencegah dehidrasi mereka pada suhu tinggi. Tahun-tahun terakhir, membran organik-anorganik untuk elektrodialisis diselidiki [33,34,35,36,37]. Nanopartikel penukar ion anorganik mengubah polimer iners bahkan menjadi membran penukar ion [35], ini mirip dengan membran keramik [38,39,40]. Namun, membran penukar ion polimer terracuni dengan pelarut organik [41, 42]: reorganisasi struktur pori mereka mengakibatkan penurunan properti fungsional, misalnya, meningkatkan permeasi metanol [42]. Ini tidak diragukan lagi mempengaruhi lokasi partikel anorganik, yang harus tidak teragregat untuk memberikan laju transportasi ion yang tinggi [43, 44].

Tujuan penelitian adalah untuk mendapatkan membran organik-anorganik untuk desalinasi solusi non-air, yang akan menggabungkan struktur stabil dalam media ini, selektivitas muatan yang tinggi, konduktivitas listrik yang signifikan, dan stabilitas terhadap kotoran dengan organik. Tugas penelitian adalah pengembangan metode modifikasi menggunakan hars penukar ion sebagai model matriks polimer karena materi ini digunakan untuk persiapan membran heterogen. Masalah lainnya adalah penerapan teknik modifikasi pada pembuatan membran, penelitian morfologi dan properti fungsional materi komposit, dan pengujian membran dalam proses desalinasi glycerol kasar.

Dioksida zirconium hidrasi (HZD) digunakan sebagai modifikasi membran anion exchange. Penukar ion ini menunjukkan kemampuan anion exchange dalam media asam dan netral [45]. Fosfatoklorida zirconium amorf (ZHP) diterapkan untuk modifikasi membran kation exchange. Penukar ion anorganik ini memiliki kapasitas pertukaran tinggi, secara kimia stabil dan tidak membutuhkan reagen kimia mahal untuk sintesis.

Eksperimen

Solusi untuk Elektrodialisis

Efluen yang diperoleh selama produksi biodiesel (Pabrik Distilasi Trostyanetz dari "Ukrspirt State Company", Ukraina) diterapkan untuk penelitian. Solusi berbasis glycerol ini mengandung air (10 massa %), kotoran organik (8 massa %), dan 1000 mol m⁻³ NaCl. Solusi NaCl air juga digunakan untuk pengukuran potensiometri dan impedansi.

Modifikasi Hars Penukar Ion

Hars gel berbentuk granulat poliestirena-divinilbenzen, yaitu Dowex HCR-S (penukar kation yang sangat asam) dan Dowex Marathon A (penukar anion yang sangat basa), yang diproduksi oleh perusahaan Dow Chemical, diteliti secara awal. Ini diperlukan untuk penelitian komposit dengan mikroskop elektron transmisi (TEM) dan untuk pemilihan metode modifikasi yang paling sesuai. Penukar kation dan penukar anion dimodifikasi dengan ZHP dan HZD, masing-masing.

Seri pertama sampel disiapkan sesuai dengan tahap-tahap berikut: (i) impregnasi hars dengan air, (ii) impregnasi hars basah dengan larutan ZrOCl₂ 1 M selama 24 jam pada 298 K (rasio volume hars dan larutan adalah 1:20), (iii) pencucian hars dengan larutan HCl (10 mol m⁻³) hingga pH efluen konstan (sekitar 2) untuk menghapus elektrolit yang diserap tambahan sepenuhnya mungkin, (iv) perawatan hars dengan larutan H₃PO₄ 1 M pada 298 K (rasio volume hars dan larutan adalah 1:10) diikuti dengan pencucian dengan air deionis hingga reaksi netral efluen, (v) perawatan dengan ultrasonik pada 30 kHz menggunakan perangkat Bandelin (Bandelin, Hungaria) untuk membersihkan permukaan luar granule, dan (vi) perawatan dengan glycerol diikuti dengan pencucian dengan air deionis dan pengeringan dalam desikator atas CaCl₂ pada suhu kamar hingga massa konstan. Setelah tahap (v), sebagian hars diambil dan dikeringkan dalam desikator.

Mengenai penukar anion, prosedur modifikasi serupa. Namun, larutan campuran (1 M ZrOCl₂ dan 7 M HCl) digunakan untuk impregnasi hars (tahap ii), 7 M HCl digunakan untuk pencucian hingga menghilangkan kekeruhan efluen setelah netralisasi (tahap iii). Konstituen anorganik diendapkan dengan larutan NH₄OH 1 M (tahap iv).

Seri kedua sampel disiapkan secara serupa; namun, larutan ZrOCl₂ 0,1 M dalam glycerol digunakan untuk impregnasi hars. Larutan H₃PO₄ atau NH₄OH dalam glycerol digunakan untuk endapan ZHP atau HZD, masing-masing.

Modifikasi Membran Penukar Ion

Membran heterogen kation exchange CMI 7000 (CM) dan anion exchange AMI 7000 (AM) (Membrane International), yang ketebalannya dalam keadaan bengkak sekitar 600 μm, diteliti. Membran dimodifikasi dengan HZP dan HZD, masing-masing. Prosedur modifikasi serupa dengan yang dijelaskan di atas untuk seri kedua sampel. Setelah pengeringan terakhir, membran ditimbang.

SEM dan TEM

Penelitian membran dengan metode mikroskop elektron pemindaian (SEM) dilakukan dengan mikroskop JEOL JSM 6700 F dan JEOL JFC-1600 (JEOL, Jepang). Awalnya, lapisan platinum ditumpahkan pada sampel pada 3 Pa menggunakan JEOL JFC-1600 Auto fine coater (JEOL, Jepang). Mikroskop elektron transmisi JEOL JEM 1230 (JEOL, Jepang) diterapkan pada hars penukar ion yang dihancurkan. Sebelum penelitian, baik membran maupun hars diobati dengan ultrasonik.

Penelitian Transportasi Ion

Sel dua ruang yang dipisahkan dengan elektroda Ag/AgCl digunakan untuk pengukuran potensiometri, yang dilakukan dengan voltmeter SCH-1312 (Analitpribor, Ukraina). Ruang sel diisi dengan larutan NaCl air (0,5 dan 1 M) serupa dengan [46, 47].

Resistansi listrik membran diukur menggunakan sel dua ruang yang dilengkapi elektroda platinum. Larutan NaCl air mengisi sel. Pengukuran dilakukan menggunakan sistem impedansi Autolab pada 1 × 10⁻² – 1 × 10⁶ Hz. Resistansi sel ditentukan sebagai plat lebar dari ketergantungan frekuensi bagian nyata impedansi. Resistansi membran dihitung sebagai selisih antara resistansi sel dengan dan tanpa membran [47, 48]. Untuk perbandingan, konduktivitas listrik bentuk H–(OH) hars penukar ion diukur serupa dengan [43, 44]. Air deionis digunakan sebagai media non-komduktif.

Pengukuran voltametri dilakukan sesuai skema empat elektroda serupa dengan [46]. Skema melibatkan sel dua ruang yang dipisahkan, dua elektroda kerja platinum, yang terhubung dengan suplai daya IPPT 65-49 (Ukrrospribor LTD, Ukraina) dan ammeter SCH-4311 (Analitprobor, Ukraina). Dua elektroda Ag/AgCl terhubung dengan voltmeter. Elektroda referensi dilengkapi kapiler Luggin.

Semua eksperimen dilakukan pada 298 K.

Elektrodialisis Solusi Glycerol

Pengaturan eksperimen melibatkan sel tujuh ruang, tiga garir cair independen, suplai daya, dan instrumen pengukuran yang disebutkan di atas (Gambar 1). Kamar desalinasi mengandung grid untuk turbulansi aliran. Luas membran efektif adalah 30 cm² (30 cm × 1 cm), jarak antara membran adalah 4 mm, luas penampang setiap ruang adalah 0,4 cm². Membran komposit ditempatkan antara kamar desalinasi dan konsentrasi, membran lainnya asli. Untuk perbandingan, proses pemisahan dilakukan hanya dengan membran asli antara semua ruang.

Solusi glycerol (200 cm³) dilewatkan melalui kamar desalinasi sesuai operasi siklus. Solusi NaCl, konsentrasi awalnya 0,01 M (200 dm³) beredar melalui ruang konsentrasi. Solusi Na₂SO₄ 0,05 M dilewatkan melalui ruang elektroda.

Hasil

Agregasi Nanopartikel dalam Matriks Polimer

Lokasi partikel anorganik di dalam penukar ion polimer ditentukan oleh struktur pori materi ini dalam keadaan bengkak. Struktur diketahui termasuk daerah gel, tempat klaster berukuran nano (hingga 20 nm [36, 43, 44, 46, 49,50,51]) dan saluran sempit di antara mereka terletak (struktur klaster-saluran materi penukar ion polimer dijelaskan secara detail di [49,50,51]). Klaster dan saluran yang mengandung grup fungsional dianggap sebagai pori transportasi. Bidang hidrofobik rantai karbonada ditempatkan dalam ruang kosong antara daerah gel. Pori berukuran mikron terkait dengan cacat struktural dan ruang kosong antara penukar ion dan pengikat (untuk membran heterogen).

Visualisasi nanopartikel anorganik yang tidak teragregat hanya mungkin untuk hars: bijinya dapat dihancurkan relatif mudah hingga ukuran yang memungkinkan kita untuk mendapatkan citra TEM. Foto penukar kation organik-anorganik seri pertama sebelum dan setelah perawatan dengan glycerol (yaitu, setelah tahap modifikasi v dan vi) diberikan dalam Gambar 2. Nanopartikel ZHP globular yang tidak teragregat (4–20 nm) terlihat, agregat ditemukan praktis tidak ada. Nanopartikel HZD yang tidak teragregat juga ditemukan dalam penukar anion. Nanopartikel jelas ditempatkan di dalam klaster dan saluran dan stabil dengan dindingnya.

Setelah perawatan dengan pelarut organik, tidak ada nanopartikel tunggal yang ditemukan. Mereka membentuk agregat (≈100 nm), yang jelas terletak di luar pori transportasi. Agregasi mungkin disebabkan oleh reorganisasi klaster karena adsorpsi pelarut organik [42]. Selain itu, reorganisasi dapat disebabkan oleh permitivitas dielektrik glycerol yang lebih rendah dibandingkan air. Ini meningkatkan repulsi ion lawan dari grup fungsional. Sebagai hasil reorganisasi, nanopartikel meninggalkan pori transportasi dan membentuk agregat di luar mereka.

Nanopartikel ZHP yang tidak teragregat (2–10 nm), yang mengendap dari larutan glycerol, terlihat dalam sampel seri kedua (Gambar 3). Partikel yang lebih besar (hingga 300 nm) juga terlihat pada citra dengan resolusi lebih rendah. Partikel-partikel ini jelas terkait dengan agregat, yang jelas terletak di ruang kosong antara daerah gel.

Keteraturan serupa dari pembentukan nanopartikel jelas karakteristik untuk membran. Diketahui, kandungan massa ZHP dan HZD dalam membran masing-masing 4,5 dan 3,9%. Setelah perawatan dengan glycerol, agregat kecil (hingga 300 nm) ditemukan di dalam konstituen penukar ion membran (Gambar 4). Agregat ini jelas terletak di ruang kosong antara daerah gel. Tidak ada partikel besar, ukurannya dapat dibandingkan dengan pori antara polimer penukar ion dan pengikat, yang ditemukan (Gambar 4).

Konduktivitas Listrik dan Selektivitas Muatan Membran

Logaritma konduktivitas listrik spesifik membran \( \left( \log \overline{\kappa}\right) \) digambarkan dalam Gambar 5 terhadap konduktivitas larutan NaCl air (κ). Seperti yang terlihat, pengurangan konsentrasi solusi menyebabkan penurunan nilai κ karena pengurangan kandungan elektrolit tambahan yang diserap (baik ion lawan maupun ion serasi). Elektrolit mengisi pori yang tidak mengandung grup fungsional. Magnitudo κ melibatkan transportasi ion melalui klaster dan saluran. Khi bagian difusi lapisan ganda listrik tidak tumpang tindih, transport ini disebabkan oleh konduktivitas permukaan dan fluida.

Dalam kasus membran kation exchange yang diimpregnasi dengan larutan, konduktivitasnya ditentukan sebagai berikut:

$$ \overline{\kappa}= F\left({z}_{+}{\overline{u}}_{+}^{/}{\overline{C}}_{+}^{/}+{z}_{+}{\overline{u}}_{+}^{//}{\overline{C}}^{//}+{z}_{-}{\overline{u}}_{-}^{//}{\overline{C}}^{//}\right). $$ (1)

Di sini, F adalah konstanta Faraday, z adalah nomor muatan, ū adalah mobilitas dan \( \overline{C} \) adalah konsentrasi, subskrip “+” dan “−” masing-masing sesuai dengan kation dan anion, superskript “^/” terkait dengan ion lawan dalam klaster dan saluran, indeks “^//” diberikan pada ion lawan dan serasi dalam pori yang bebas dari grup fungsional. Di bawah kondisi \( {z}_{+}{\overline{u}}_{+}^{/}{\overline{C}}_{+}^{/}<<{\overline{C}}^{//}\left({z}_{+}{\overline{u}}_{+}^{//}+{z}_{-}{\overline{u}}_{-}^{//}\right) \), konsentrasi spesies di luar klaster 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 solusi luar.

Ketergantungan \( \frac{{\overline{C}}^{.//}}{C} \) pada C (di mana C adalah konsentrasi solusi luar) ditunjukkan dalam Gambar 6. Rasio ini meningkat di daerah konsentrasi rendah karena depresi konduktivitas permukaan melalui klaster. Selanjutnya, rasio mencapai nilai yang hampir konstan. Platly sesuai dengan interval konsentrasi, di mana konduktivitas ditentukan terutama oleh elektrolit tambahan yang diserap.

Ekstrapolasi kurva, yang mencerminkan ketergantungan \( \lg \overline{\kappa} \) pada κ _, ke κ = 0 memberikan magnitudo yang cukup rendah. Nilai ini sesuai dengan transportasi ion hanya melalui klaster dan saluran (Tabel 1). Nilai κ ini lebih rendah untuk membran yang dimodifikasi, ini sesuai dengan data yang diperoleh untuk hars penukar ion (Tabel 2). Daerah linear dari kurva terkait dengan diapason konsentrasi, di mana konduktivitas membran ditentukan terutama oleh elektrolit tambahan yang diserap. Ini berlaku untuk interval konsentrasi ini:

$$ \lg \overline{\kappa}={b}_1+{b}_2\kappa, $$ (2)

di mana b ₁ dan b ₂ adalah koefisien empiris. Mereka mencerminkan efek penyaringan matriks polimer (membran asli) atau baik matriks maupun agregat (membran yang dimodifikasi).

Nilai koefisien yang lebih rendah untuk membran yang dimodifikasi menunjukkan bahwa agregat berfungsi sebagai penghalang terhadap elektrolit tambahan yang diserap. Karena organik dapat diadsorpsi pada bagian hidrofobik rantai polimer, agregat diasumsikan melindungi membran dari kotoran.

Nomor transportasi ion lawan melalui membran (\( \overline{t} \)) ditentukan dari pengukuran potensi membran (E _m ) diikuti dengan perhitungan dari rumus [47]:

$$ {E}_m=\left(2\overline{t}-1\right)\frac{RT}{zF} \ln \frac{a_2}{a_1}, $$ (3)

di mana a ₁ dan a ₂ adalah aktivitas solusi yang kurang dan lebih terkonsentrasi, R adalah konstanta gas, dan T adalah suhu.

Kurva voltametri yang diperoleh untuk larutan NaCl air sesuai skema empat elektroda ditunjukkan dalam Gambar 7. Seperti yang terlihat, nilai arus batas (i _lim) praktis sama baik untuk membran kation exchange asli maupun yang dimodifikasi. Separator anion exchange yang dimodifikasi menunjukkan arus sedikit lebih rendah daripada membran asli yang menunjukkan penurunan selektivitas muatan.

Di daerah i < 0,75 i _lim, tidak ada linearitas ketergantungan voltametri yang diamati untuk membran asli. Ketidaklinearan menunjukkan polarisasi konsentrasi yang terjadi dalam pori terbesar antara polimer penukar ion dan pengikat. Fenomena ini khas untuk membran heterogen [50]. Namun, ketergantungan voltametri linier untuk membran yang dimodifikasi pada i < 0,75 i _lim. Ini menunjukkan pengecualian transportasi ion melalui pori terbesar membran komposit jelas karena pengurangan jumlah elektrolit tambahan yang diserap.

Desalinasi Glycerol Limbah

Elektrodialisis dilakukan pada tegangan konstan, yang menyediakan i = 0,75i _lim, di mana i dan i _lim adalah kepadatan arus dan arus batas, masing-masing. Ini diperlukan untuk menghindari endapan zat aditif organik di dalam sistem membran. Arus secara bertahap menurun sesuai dengan pengurangan konsentrasi NaCl dalam kamar desalinasi. Konfigurasi sistem membran memberikan stabilitas pH (sekitar 6) baik konsentrat maupun solusi yang difilter.

Ketika membran yang dimodifikasi memisahkan kamar desalinasi dan konsentrasi, kandungan garam dalam solusi glycerol berkurang secara bertahap. Ini mencerminkan ketergantungan konduktivitas listrik solusi melalui kamar desalinasi terhadap waktu yang digambarkan dalam koordinat semi-logaritmik (Gambar 8).

Ketergantungan linier dalam koordinat ini disebabkan oleh pembatasan difusi. Tidak ada kotoran organik, yang ada dalam glycerol kasar, yang ditemukan dalam kamar desalinasi. Efisiensi arus mencapai 95–98%. Proses dihentikan ketika konsentrasi garam sisanya 1000 kali lebih rendah daripada dalam solusi awal. Setelah proses selesai, membran dilepas, dicuci dengan air deionis, dan konduktivitasnya diukur menggunakan larutan NaCl air (40 mol dm⁻³) seperti yang dijelaskan dalam “Penelitian Transportasi Ion”. Penurunan konduktivitas sekitar 2% untuk membran kation exchange dibandingkan dengan nilai yang diperoleh sebelum proses. Mengenai separator anion exchange, konduktivitasnya bahkan sedikit lebih tinggi setelah elektrodialisis (sekitar 5%). Namun, simpangan ini praktis berada dalam kesalahan eksperimental yang menunjukkan stabilitas membran yang dimodifikasi terhadap kotoran.

Dalam kasus membran asli, laju desalinasi jauh lebih lambat jelas karena penangkapannya oleh organik. Tegangan sel meningkat secara dramatis. Selain itu, solusi melalui kamar desalinasi asidifikasi yang menunjukkan penangkapannya lebih besar pada membran anion exchange. Memang, setelah pembersihan, konduktivitasnya 15 kali lebih rendah. Dalam kasus membran kation exchange, penurunan konduktivitas sekitar 50%. Ini menunjukkan pembentukan endapan di dalam pori membran asli.

Pembahasan

Modifikasi meningkatkan selektivitas muatan membran kation exchange (lihat Tabel 1), ini mungkin karena penyaringan pori dengan partikel anorganik. Agregat nanopartikel membentuk struktur pori sekunder di dalam membran. Pori kecil di antara nanopartikel serta kepadatan muatan permukaan tinggi, yang terwujud dalam media netral karena disosiasi grup fungsional yang mengandung fosfor [45], mencegah transportasi ion serasi. Pada saat yang sama, nomor transportasi ion lawan yang lebih rendah ditemukan untuk membran anion exchange yang dimodifikasi. Memang, HZD menyerap anion (An⁻) terutama dalam media asam:

$$ \hbox{--} \mathrm{O}\mathrm{H}+\mathrm{H}\mathrm{A}\mathrm{n}\leftrightarrow \hbox{--} \mathrm{O}{{\mathrm{H}}_2}^{+}\mathrm{A}{\mathrm{n}}^{-} $$ (4)

dan kation (Cat⁺) dari larutan basa:

$$ \hbox{--} {\mathrm{O}}^{-}{\mathrm{H}}^{+}+\mathrm{C}\mathrm{a}{\mathrm{t}}^{+}\leftrightarrow \hbox{--} {\mathrm{O}}^{-}\mathrm{C}\mathrm{a}{\mathrm{t}}^{+}+{\mathrm{H}}^{+}. $$ (5)

Biasanya, titik isoelektrik HZD tercapai dalam media netral: dalam kondisi ini kapasitas kation dan anion exchange sama. Dengan demikian, agregat HZD memungkinkan baik ion lawan (Cl⁻) maupun ion serasi (Na⁺). Namun, agregat melindungi materi penukar ion dari kotoran dengan organik.

Dengan demikian, ZHP meningkatkan nomor transportasi ion lawan dalam membran kation exchange. Pada saat yang sama, HZD sedikit menurunkan selektivitas muatan membran anion exchange. Peningkatan transportasi anion diharapkan dalam media asam. Namun, kemungkinan desalinasi glycerol terwujud bahkan dalam media netral.

Kesimpulan

Seperti yang ditunjukkan, nanopartikel teragregat dalam penukar ion selama perawatan mereka dengan glycerol. Untuk mencapai stabilitas nanopartikel yang diimpor dan properti fungsional materi, prosedur modifikasi dilakukan dalam media glycerol. Dalam kondisi ini, baik nanopartikel yang tidak teragregat maupun agregat kecilnya (hingga 300 nm) terbentuk. Mereka jelas terletak di dalam ruang kosong antara daerah gel dan melaksanakan fungsi sebagai penghalang terhadap adsorpsi kotoran organik pada fragmen hidrofobik rantai karbonada. Tidak ada pengaruh yang cukup dari ZHP pada semi-permitivitas membran kation exchange yang ditemukan dalam larutan NaCl air. Pada saat yang sama, HZD sedikit menurunkan selektivitas muatan membran anion exchange dalam media netral karena properti amfoterik modifikasi. Mereka jelas merupakan penghalang terhadap tidak hanya elektrolit tambahan yang diserap tetapi juga adsorpsi organik.

Membran komposit diterapkan untuk desalinasi campuran glycerol-air yang mengandung zat aditif organik (sampah samping produksi biodiesel). Berbeda dengan membran asli, materi komposit ditunjukkan menunjukkan stabilitas terhadap kotoran. Ini memungkinkan untuk mengurangi konsentrasi garam 100 kali, zat aditif organik tetap dalam solusi yang difilter. Percepatan proses desalinasi memerlukan perbaikan tumpukan elektrodialisis. Akibatnya masalah arus batas, desalinasi yang lebih dalam dapat dilakukan menggunakan penukaran ion. Penukar ion organik-anorganik yang dimodifikasi dalam media non-air mungkin dapat digunakan untuk tujuan ini.