Wraz z rosnącym problemem zanieczyszczenia wody małe molekularne zanieczyszczenia organiczne, takie jak barwniki organiczne i farmaceutyki i produkty do higieny osobistej (PPCP), stały się jednym z głównych źródeł zanieczyszczenia wody. Zanieczyszczenia te stanowią poważne zagrożenie zarówno dla ekosystemów, jak i zdrowia ludzi, dzięki czemu rozwój efektywnych technologii uzdatniania wody jest szczególnie ważny. Technologia membrany o niskim ciśnieniu, jako szeroko stosowana metoda głębokiego oczyszczania ścieków, ma duży potencjał w usuwaniu zanieczyszczeń z wody. Jednak ze względu na stosunkowo duży rozmiar porów membran o niskim ciśnieniu, starają się skutecznie usunąć małe molekularne zanieczyszczenia organiczne.
W tym kontekście technologia nanorurki węglowej (CNT) pojawiła się jako obiecujące rozwiązanie. Nanorurki węglowe, z ich wyjątkowo dużą powierzchnią właściwą i doskonałymi właściwościami adsorpcji, są idealnymi materiałami do usuwania małych molekularnych zanieczyszczeń organicznych. Chociaż CNT mają słabą dyspersję w roztworach wodnych i mają tendencję do aglomeratu, nieokowacjonalna funkcjonalizacja może poprawić ich dyspersję i zwiększyć zdolność adsorpcji. Poprzez niezależny funkcjonalizuje CNT, naukowcy mogą nie tylko poprawić swoją skuteczność w uzdatnianiu wody, ale także uniknąć ryzyka ekologicznego, jakie stwarza uwalnianie CNT do środowiska.
Badania wykazały, że substancje takie jak kwas humusowy (HA), alginian sodu (SA), dodecylulfinian sodu (SDS) i glikolu polietylenowe (PEG) są stosowane do nieczevalentowej funkcjonalizacji CNT. Techniki te zmieniają właściwości powierzchniowe CNT, zwiększając ich dyspersję i zdolność adsorpcji w roztworach wodnych. Funkcjonalizowane CNT są następnie wykorzystywane do wytwarzania membran o niskim ciśnieniu, które znacznie zwiększają wydajność membrany w usuwaniu małych molekularnych zanieczyszczeń organicznych.
Badania wskazują, że funkcjonalizowane błony niskiego ciśnienia CNT mogą skutecznie usuwać barwniki kationowe i anionowe, a także PPCP, podczas dynamicznych procesów filtracji. Różne typy CNT, takie jak MWCNT, MWCNT-COOH i SWCNT, wykazują różne wydajność usuwania dla różnych zanieczyszczeń. Na przykład błony MWCNT są najbardziej skuteczne w usuwaniu bisfenolu A, podczas gdy błony SWCNT wykazują doskonałą wydajność usuwania różnych barwników organicznych i PPCP.
Dalsze badania zbadano, w jaki sposób czynniki środowiskowe rozwiązania (takie jak wartość pH i siła jonowa) i leczenie funkcjonalizacyjne powierzchni (takie jak HA, SDS i SA) wpływają na wydajność usuwania błon CNT. Wyniki pokazują, że pH znacząco wpływa na usunięcie barwników i PPCP. W warunkach alkalicznych membrana działa lepiej w usuwaniu barwników kationowych, podczas gdy warunki kwaśne są korzystniejsze w usuwaniu barwników anionowych.
Technologia membrany niskociśnieniowej CNT, wzmocniona przez nieokowacjonalną funkcjonalizację, znacznie poprawia wydajność usuwania małych molekularnych zanieczyszczeń organicznych. Ta technologia nie tylko rozwiązuje ograniczenie tradycyjnych membran o niskim ciśnieniu przy usuwaniu tych zanieczyszczeń, ale także zmniejsza ryzyko ekologiczne CNT w środowisku. Dzięki ciągłym postępom w technologii błony niskociśnieniowe CNT mają ogromny potencjał do przyszłych zastosowań w oczyszczaniu wody, szczególnie w procesach ścieków przemysłowych i miejskich oczyszczania ścieków.
