Antifouling Nanofiltration Membrane Fabrication via Surface Assembling Light-Responsive and Regenerable Functional Layer

纳滤 生物污染 制作 材料科学 化学工程 图层(电子) 纳米技术 生物 遗传学 病理 工程类 替代医学 医学
作者
Liang Ren,Jianxin Chen,Qing Lü,Jian Han,Hong Wu
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:12 (46): 52050-52058 被引量:40
标识
DOI:10.1021/acsami.0c16858
摘要

Membrane fouling, caused by aggregation of organics and microorganisms from filtrate on the membrane surface, seriously reduces the service life of a nanofiltration (NF) membrane. Developing facile and renewable antifouling modification methods without sacrificing separation properties of the membrane remain an imperative requirement. Herein, a thin-film composite (TFC) NF membrane with a light-responsive and regenerable functional layer (P-TFC) was fabricated via host–guest interactions between the azobenzene (guest) labeled functional polymers and the β-cyclodextrin (host) bonded membrane surface (H-TFC). The P-TFC-3 not only showed outstanding antifouling ability and high flux recovery ratio (FRR > 90% at the fourth antiadhesive test) but also exhibited enhanced water permeability (17.9 L m–2 h–1 bar–1) and high selectivity (αMgSO4NaCl = 33.4 and fast antibiotics enrichment capacity) compared with the pristine membrane. Furthermore, when the functional layer was contaminated, it can be removed by ultraviolet light irradiation and a new functional layer can be rebuilt by adding fresh azobenzene labeled functional polymers. After several regeneration processes, the membranes still showed constant separation properties and high flux recovery ability (FRR > 90%). This work proposes an easy-to-assemble and regenerable surface modification strategy to endow TFC NF membranes with excellent fouling resistance and sustainable utilization ability while maintaining high separation properties.

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