Fabrication of TiO2-doped ZrO2 nanofiltration membranes by using a modified colloidal sol-gel process and its application in simulative radioactive effluent

纳滤 胶体 材料科学 化学工程 吸附 微晶 四方晶系 溶胶凝胶 纳米 相(物质) 核化学 化学 纳米技术 有机化学 吸附 复合材料 生物化学 工程类 冶金
作者
Yawei Lu,Ting Chen,Xianfu Chen,Minghui Qiu,Yiqun Fan
出处
期刊:Journal of Membrane Science [Elsevier BV]
卷期号:514: 476-486 被引量:81
标识
DOI:10.1016/j.memsci.2016.04.074
摘要

TiO2-doped ZrO2 (hereafter denoted as TDZ) nanofiltration (NF) membranes with stable tetragonal phases are efficiently fabricated via a modified colloidal sol-gel process using a mixture of Zr-inorganic salts and Ti-alkoxides. Nanometer-sized TiO2-ZrO2 (hereafter denoted as TZ) colloidal sols with an average hydrodynamic diameter of ~2 nm are synthesized, showing good stability and reproducibility. The resulting TDZ materials are characterized by XRD, TEM, XPS, CA, mapping and nitrogen sorption. It is shown that the incorporation of Ti4+ restrains the t→m phase transition, decreases the tetragonal crystallite size, enhances the hydrophilicity, increases the specific surface area and narrows the pore size distribution. Furthermore, these changes are promising for fabricating high performance NF membranes. The as-prepared TDZ NF membranes exhibit high performances with a low MWCO of ~500 Da and a high pure water permeability of 35~40 L m−2 h−1 bar−1, as well as desired retention rates of 99.6% for Co2+, 99.2% for Sr2+ and 75.5% for Cs+, in simulative radioactive waste water treatment.
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