Tannic acid self-aggregation and adsorption onto a polyethersulfone membrane: An all-atom molecular dynamics study
2024
Certiat, Marie | Teychené, Johanne | Guigui, Christelle | Laborie, Stephanie | Jolibois, Franck | Optoélectronique Quantique (LPCNO) ; Laboratoire de physique et chimie des nano-objets (LPCNO) ; Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse) ; Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT) ; Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3) ; Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie - CNRS Chimie (INC-CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP) ; Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3) ; Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie - CNRS Chimie (INC-CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP) ; 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International audience
Show more [+] Less [-]English. Atomic scale modeling is crucial for characterizing the interactions responsible for fouling, which is a major limitation in the use of membrane filtration technologies for the recovery of polyphenols. In this work, a methodology to model a porous ultrafiltration polyethersulfone (PES) membrane is presented. Subsequently, various systems containing tannic acid (TA) molecules at different concentrations (9 or 30 g/L) were studied, with two additional systems incorporating a PES membrane, through 100 ns all-atom molecular dynamics simulations. The results show that up to 90% of the TAs are self-aggregated, associated with the formation of intermolecular H -bond and pi-stacking interactions. Furthermore, adsorption of 48-67% of the TAs onto PES was observed. TA-PES H -bond and pi-stacking interactions are also formed. The number of adsorbed TAs molecules over time and the evolution of the mean size of TA aggregates exhibits similar temporal trends, suggesting a parallel progression in both phenomena. Moreover, the same atoms were involved in both aggregation and adsorption, leading to the conclusion that the two phenomena compete. These results shed light on the fouling mechanism, which appears to occur through the formation of a cake layer combined with adsorptive fouling, and could support the design of new antifouling agents adapted for polyphenol filtration.
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Bibliographic information
This bibliographic record has been provided by Institut national de la recherche agronomique
