调节纳米过膜的厚度,以实现高效的净水处理
Ke Tang1, LinSheng Zhu1, Piao Lan1
1Xiamen University Center for Membrane Application and Advancement, College of Materials, Xiamen University Xiamen 361005 Fujian China zhouchen@xmu.edu.cn wglan@xmu.edu.cn.
Nanoscale advances
|September 14, 2023
概括
用植物酸修饰的石墨烯氧化物增强有机聚合物纳米过膜,实现高水透性和盐排斥. 这种新型复合膜为水处理应用提供了更好的性能.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 化学工程是化学工程的重要组成部分.
- 环境科学 环境科学
背景情况:
- 开发有机聚合物纳米过膜具有高的水透性和盐排斥仍然是一个重大挑战.
- 现有的膜往往面临着流量和选择性之间的权衡.
- 石墨烯氧化物 (GO) 在膜修饰方面显示出潜力,但其集成需要优化策略.
研究的目的:
- 制造一种新的薄膜纳米粒子复合材料 (TFN) 纳米过膜,使用植物酸 (PhA) 改性石墨烯氧化物 (GO).
- 为了提高TFN膜的水透性和盐排斥.
- 通过分子动力学 (MD) 模拟来研究性能改善背后的机制.
主要方法:
- 用植物酸 (PhA) 修饰的石墨烯氧化物 (GO) 被合成并用作厚度修饰剂.
- 修改后的GO通过在多孔基板上的*in situ*界面聚合 (IP) 融入到TFN膜中.
- 根据水流量和MgSO4排斥率来评估制造的TFN-GP膜的性能.
- 用分子动力学 (MD) 模拟来了解界面聚合过程和膜结构.
主要成果:
- 最佳调节的TFN-GP-0.2复合膜的水流量为48.9 L m−2 h−1,比原始的TFC膜 (37.9 L m−2 h−1) 增加了1.3倍.
- 通过TFN-GP-0.2膜实现了2000ppmMgSO4的97.5%的高排斥率.
- 提高水友性和减少聚胺 (PA) 层厚度被确定为增加水流量的关键因素.
- MD模拟证实,GP复合物减少了氨基单体扩散,导致更薄的PA层.
结论:
- 纳入PhA修饰的GO有效地提高了TFN纳米过膜的性能.
- 开发的TFN-GP膜显示出高透性和优异的盐排斥的有希望的平衡.
- 本研究提出了开发高性能GO基纳米过膜的可行策略,用于实际应用.
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