Titanium oxide nanotubes intercalated two-dimensional MXene composite membrane with exceptional antifouling and self-cleaning properties for oil/water separation

生物污染 化学工程 接触角 材料科学 氧化钛 聚偏氟乙烯 氧化物 腐植酸 结垢 化学 复合材料 有机化学 工程类 冶金 生物化学 肥料
作者
Qianqian Zeng,Die Ling Zhao,Liguo Shen,Hongjun Lin,Ning Kong,Lei Han,Cheng Chen,Jiaheng Teng,Chuyang Y. Tang,Tai‐Shung Chung
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier BV]
卷期号:474: 145579-145579 被引量:31
标识
DOI:10.1016/j.cej.2023.145579
摘要

The utilization of two-dimensional (2D) MXene-based membranes represents a promising approach for the treatment of oily wastewater. Nevertheless, the long and narrow flow channels between MXene interlayers pose a significant obstacle to achieving an excellent permeability and retention. Herein, titanium oxide nanotubes (TiONT) with an exceptional aspect ratio and performance were inserted into the interlayer space of 2D MXene-based membrane. The prepared polyethersulfone supported MXene/TiONT (PMT) membrane has excellent hydrophilicity with a water contact angle decreasing from 36.5° to 0°, retention rates of emulsions higher than 99.7% and an ultra-high permeability of 578.7 L·m−2·h−1·bar−1. The PMT membrane has excellent antifouling and self-cleaning properties, and the flux recovery rate can reach 83% of bovine serum albumin and 100% of humic acid as foulants under visible light irradiation. In addition, based on extended Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek (XDLVO) theory, the incorporation of TiONT increased the interaction energy between PMT membrane and pollutants, thus improving antifouling performance. Overall, this novel 2D membrane holds great promise for large-scale continuous separations of oil/water emulsions.
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