La membrana di nanofiltrazione viene solitamente utilizzata per trattare gli effluenti coloranti.Acido 2-piperazinacarbossilicofunziona come monomero nelle membrane-composite a film sottile (TFC), utilizzate nella nanofiltrazione. Nello specifico, funziona durante la fase acquosa nel processo di polimerizzazione interfacciale (IP) formando film sottili di poliammide su una membrana di supporto sottostante. In uno studio recente (Tang et al., 2023), tale nuova membrana di nanofiltrazione in poliammide sfusa si è rivelata più efficace delle membrane di nanofiltrazione convenzionali in termini di trattamento degli effluenti dei coloranti.
Il meccanismo sottostante è che il gruppo acido carbossilico nell'acido 2-piperazinacarbossilico ha modificato le proprietà della membrana. Innanzitutto, il gruppo carbossilico esistente aumenta la polarità della membrana, con conseguente migliore resistenza alla contaminazione e migliori prestazioni antivegetative. In secondo luogo, il gruppo funzionale dell'acido carbossilico riduce la reattività dei siti amminici, risultando in uno strato di poliammide più sciolto con dimensioni dei pori maggiori. La combinazione equilibrata della dimensione dei pori e dell'effetto Donnan può ottenere una separazione precisa con elevata permeabilità. Ultimo ma non meno importante, il gruppo carbossilico fornisce una carica superficiale negativa sulla membrana, importante per le interazioni elettrostatiche nella separazione.
Modificando con acido 2-piperazinacarbossilico, la membrana risultante è più capace di separare coloranti organici e sali inorganici. Presenta inoltre una maggiore permeabilità all'acqua, che è un parametro fondamentale quando si valutano le prestazioni della membrana. Inoltre, utenti e ricercatori possono regolare la concentrazione dell'acido 2-piperazinacarbossilico per personalizzare le prestazioni della membrana per vari scopi.
Riferimento:
1. Tang, S., Chen, Y., Zhang, H., Zhang, T., Wang, P., & Sun, H. (2023). Una nuova membrana di nanofiltrazione sfusa con elevata permeabilità e prestazioni antivegetative basata sul monomero acquoso acido piperazina-2-carbossilico per un'efficiente separazione colorante/sale. Giornale di ingegneria chimica, 475, 146111. https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.146111