グラフェン,TiO2,ナノセルロースを組み込んだ多機能PVDF膜:濾過と防腐性能にシネージ効果
Anthonette James1, Md Rezaur Rahman1, Khairul Anwar Bin Mohamad Said1
1Department of Chemical Engineering and Energy Sustainability, Universiti Malaysia Sarawak Malaysia rmrezaur@unimas.my.
RSC advances
|September 4, 2025
まとめ
この研究では,工業用廃水からメチレンブルーの染料を効果的に除去するためのグラフェン強化ナノ複合膜を開発し,水浸透性と防腐性の向上を示した.
科学分野:
- 材料科学
- 環境工学
- ナノテクノロジー
背景:
- メチレンブルー (MB) は,環境と健康に重大な危険をもたらす持続的な工業廃棄水汚染物質です.
- 通常の処理方法は,MBの高い化学的安定性と分解への耐性のためにしばしば無効です.
- 効率的な染料分離と水処理のための先進的な材料の開発は極めて重要です.
研究 の 目的:
- 多機能ナノ複合膜を製造し,染料の分離を強化し,膜の汚れを軽減し,水浸透性を改善する.
- ポリビニリデンフッ化物 (PVDF) 膜の構造と性能に関するグラフェン (GR) 含有量の影響を調査する.
- 排水処理膜の浸透性と選択性の間のトレードオフに対処する.
主な方法:
- ナノセルロース (NC),二酸化チタン (TiO2) とグラフェン (GR) 含有量 (重量0-1%) で強化されたPVDF膜の製造.
- FTIR,XRD,FESEM,およびEDXを使用して,膜構造,組成,形状を分析する包括的な特徴付け.
- 水浸透フクス,染料の拒絶,フクス回収比率 (FRR),吸着試験による膜性能の評価.
主要な成果:
- グラフェンの統合が確認され,毛穴の形状が改善され,毛穴率が増加 (84. 86%) し,構造的開放性が向上しました.
- PVDF-NC/TiO2/GR3膜 (0.6 wt% GR) は 270.74 L m-2 h-1 の高い水浸透フロースを示した.
- 0.4重%のGR膜は97%の染料拒絶率と98%のFRRを達成し,UV照射下で強い防腐性能を示した.
- 吸附はラングミュアーモデルに従っており,PVDF-NC/TiO2/GR3膜が最も高い吸附能力 (1.866 mgg-1) を示した.
結論:
- 開発されたナノ複合膜は,産業用廃水処理の浸透性と選択性を効果的にバランスします.
- グラフェンの組み込みは,染料除去と防腐機能を含め,膜の性能を大幅に向上させます.
- この高度な膜製剤は,以前報告されたPVDFベースの膜を上回るメチレン青で汚染された廃水を処理するための有望な解決策を提供します.
