Kasvavan veden pilaantumisongelman myötä pienistä molekyylien orgaanisista epäpuhtauksista, kuten orgaanisista väriaineista ja lääkkeistä ja henkilökohtaisen hygienian tuotteista (PPCP), on tullut yksi tärkeimmistä veden saastumisen lähteistä. Nämä epäpuhtaudet aiheuttavat vakavan uhan sekä ekosysteemeille että ihmisten terveydelle, mikä tekee tehokkaiden vedenkäsittelytekniikoiden kehittämisestä erityisen tärkeän. Matalapainekalvoteknologialla, joka on laajalti sovellettu menetelmä jäteveden syvälle käsittelylle, on suuri potentiaali epäpuhtauksien poistamisessa vedestä. Matalapaineisten kalvojen suhteellisen suuren huokoskoon vuoksi ne kuitenkin kamppailevat pienten molekyylien orgaanisten epäpuhtauksien tehokkaaseen poistamiseksi.
Tässä yhteydessä hiilen nanoputkeknologia (CNT) on noussut lupaavana ratkaisuna. Hiilinanoputket, joilla on poikkeuksellisen suuret spesifiset pinta -alat ja erinomaiset adsorptioominaisuudet, ovat ihanteellisia materiaaleja pienimolekyylien orgaanisten epäpuhtauksien poistamiseksi. Vaikka CNT: llä on huono dispersio vesiliuoksissa ja yleensä agglomeroituvat, ei-kovalenttinen funktionalisointi voi parantaa niiden leviämistä ja parantaa niiden adsorptiokykyä. Ei-kovalenttisesti funktionalisoimalla CNT: t, tutkijat eivät voi vain parantaa niiden tehokkuutta vedenkäsittelyssä, vaan myös välttää ekologisia riskejä, jotka aiheutuvat CNT: n vapauttamisesta ympäristöön.
Tutkimukset ovat osoittaneet, että aineita, kuten humiinihappoa (HA), natriumalginaatti (SA), natriumdekyylisulfaattia (SDS) ja polyeteeniglykolia (PEG), käytetään CNT: ien ei-kovalenttiseen funktionalisointiin. Nämä tekniikat muuttavat CNT: ien pintaominaisuuksia parantaen niiden dispersiota ja adsorptiokykyä vesiliuoksissa. Sitten funktionalisoituja CNT: ää käytetään matalapaineisten kalvojen valmistukseen, mikä parantaa merkittävästi kalvon tehokkuutta pienimolekyylien orgaanisten epäpuhtauksien poistamisessa.
Tutkimukset osoittavat, että funktionalisoidut CNT-matalapainekalvot voivat tehokkaasti poistaa kationiset ja anioniset väriaineet sekä PPCP: t dynaamisten suodatusprosessien aikana. Erityyppiset CNT: t, kuten MWCNT, MWCNT-COOH ja SWCNT, osoittavat erilaisia epäpuhtauksien poistotehokkuutta. Esimerkiksi MWCNT -kalvot ovat tehokkaimpia poistamaan bisfenoli A, kun taas SWCNT -kalvoilla on erinomainen poistosuorituskyky erilaisille orgaanisille väriaineille ja PPCP: lle.
Lisätutkimuksissa on tutkittu, kuinka ratkaisut ympäristötekijät (kuten pH -arvo ja ionin lujuus) ja pinnan funktionalisointikäsittelyt (kuten HA, SDS ja SA) vaikuttavat CNT -kalvojen poistosuorituskykyyn. Tulokset osoittavat, että pH vaikuttaa merkittävästi väriaineiden ja PPCP: ien poistamiseen. Alkalisissa olosuhteissa kalvo toimii paremmin kationisten väriaineiden poistamisessa, kun taas happamat olosuhteet ovat suotuisampia anionisten väriaineiden poistamiseksi.
CNT-matalapaineinen membraanitekniikka, jota parantaa ei-kovalenttinen funktionalisointi, parantaa merkittävästi pienimolekyylien orgaanisten epäpuhtauksien poistotehokkuutta. Tämä tekniikka ei vain ratkaise perinteisten matalapaineisten kalvojen rajoitusta näiden epäpuhtauksien poistamisessa, vaan myös vähentää CNT: n ekologisia riskejä ympäristössä. Jatkuvan tekniikan edistymisen myötä CNT-matalapaineiset kalvot pitävät suuria potentiaalia tuleviin sovelluksiin vedenkäsittelyssä, etenkin teollisuuden jätevesi- ja kuntien jätevedenkäsittelyprosesseissa.
