Activated carbon fibers functionalized with superhydrophilic coated pDA/TiO2/SiO2 with photoluminescent self-cleaning properties for efficient oil-water separation

超亲水性 渗透 化学工程 材料科学 涂层 水溶液 生物污染 提高采收率 清洁剂 结垢 化学 有机化学 复合材料 接触角 工程类 生物化学
作者
Dongdong Wang,Likun Huang,Hanxiao Fang,Shaofang Li,Guangzhi Wang,Simin Zhou,Rui Zhao,Xiyu Sun
出处
期刊:Journal of Hazardous Materials [Elsevier]
卷期号:465: 133373-133373 被引量:27
标识
DOI:10.1016/j.jhazmat.2023.133373
摘要

The adhesion of high-viscosity oil contamination poses limitations on three-dimensional (3D) materials' practical use in treating oilfield-produced water (OPW). In this study, we developed a hybrid pDA/TiO2/SiO2 coating (PTS) on the surface of hydrophilic activated carbon (ACF1) through a combination of dopamine (DA) polymerization, ethyl orthosilicate (TEOS) hydrolysis, and the condensation of TiO2 nanoparticles (NPs) with SiO2 NPs. This coating was designed for gravity-based oil-water separation. The inherent porosity and generous pore size of ACF1-PTS conferred it an ultra-high permeation flux (pure water flux of 3.72 × 105 L∙m−2∙h−1), allowing it to effectively separate simulated oil-water mixtures and oil-water emulsions while maintaining exceptional permeation flux and oil rejection efficiency. When compared to cleaning methods involving ethanol aqueous solutions and NaClO, ultraviolet (UV) illumination cleaning proved superior, enabling oil-contaminated ACF1-PTS to exhibit remarkable flux recovery efficiency and oil-removal capabilities during cyclic separation of actual OPW. Furthermore, the ACF1-PTS material demonstrated impressive stability and durability when exposed to acidic environments (acid, alkali, and salt), robust hydraulic washout conditions, and 25-cycle tests. This study offers valuable insights and research avenues for the development of highly efficient and environmentally friendly 3D oil-water separation materials for the actual treatment of OPW.
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