Fabrication of composite polyamide/Kevlar aramid nanofiber nanofiltration membranes with high permselectivity in water desalination

纳滤 界面聚合 化学工程 材料科学 海水淡化 反渗透 化学 聚酰胺 溶剂 薄膜复合膜 色谱法 高分子化学 聚合物 有机化学 单体 工程类 生物化学
作者
Yi Li,Eric W. M. Wong,Zhaohuan Mai,Bart Van der Bruggen
出处
期刊:Journal of Membrane Science [Elsevier BV]
卷期号:592: 117396-117396 被引量:116
标识
DOI:10.1016/j.memsci.2019.117396
摘要

Conventional piperazine (PIP)-based nanofiltration (NF) membranes feature a high water flux and a high retention for divalent salt ions. However, it remains a challenge to obtain permselective NF membranes with high water permeance and a good selectivity for monovalent ions. In this work, a new m-phenylenediamine (MPD)-based thin-film composite (TFC) NF membrane with excellent desalination performance was developed by interfacial polymerization on a solvent resistant Kevlar nanofibrous hydrogel substrate. The desalination performance of the ANF TFC membrane shifted from reverse osmosis (RO) into NF with a facile solvent treatment. The decreased membrane surface roughness, reduced surface zeta potential and increased surface hydrophilicity after solvent treatment yielding a high water permeability (14.4 L m−2 h−1 bar−1) for ANF TFC membrane, which is one order of magnitude higher than that of the pristine membrane and the hand-cast poly (m-phenylene isophthalamide) (PMIA) TFC membrane. The ANF TFC membrane showed an outstanding water-salt separation performance, with excellent rejections for multivalent salts (Na2SO4, 100%; MgSO4, 99.4%; MgCl2, 92.7%) and a high rejection for monovalent salt (NaCl, 80.3%), which is competitive with reference commercial membranes (NF90, NF270) tested in cross-flow filtration with 1000 mg L−1 salt solution at 6 bar, 25 °C. The newly developed TFC membrane was demonstrated to have great potential applications in water desalination, separation of organic compounds and dye wastewater treatment.

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