Counterion‐Switched Reversibly Hydrophilic and Hydrophobic TiO2‐Incorporated Layer‐By‐Layer Self‐Assembled Membrane for Nanofiltration

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作者
Hongxia Guo,Shaocheng Yu,Lei Zhu,Quan‐Fu An,Xiaoyan Ren,Zhenping Qin,Yucang Liang
出处
期刊:Macromolecular Materials and Engineering [Wiley]
卷期号:304 (12) 被引量:6
标识
DOI:10.1002/mame.201900481
摘要

Abstract The manipulation of surface wettability has been regarded as an efficient strategy to improve the membrane performances. Herein, the counterion‐switched reversibly hydrophilic and hydrophobic surface of TiO 2 ‐loaded polyelectrolyte membrane are prepared by layer‐by‐layer assembly of poly(sodium 4‐styrene sulfonate) (PSS) and poly(diallydimethyl‐ammoniumchloride (PDDA) containing TiO 2 @PDDA nanoparticles (NPs) on the hydrolyzed polyacrylonitrile (PAN) substrate membrane. The obtained polyelectrolyte multilayer (PEM) membranes [PEM‐TiO 2 ] 4.5 + X − (X − = Cl − , PFO − [perfluorooctanoate] etc.) show different hydrophilicity and hydrophobicity with various counterions. The integration of TiO 2 NPs obviously improves the wettability and nanofiltration (NF) performance of PEM membrane for (non)aqueous system of dyes (crystal violet, eriochrome black T) with a high recyclability. The highly hydrophilic [PEM‐TiO 2 ] 4.5 + Cl − (water contact angle [WCA]: 13.2 ± 1.8°) and hydrophobic [PEM‐TiO 2 ] 4.5 + PFO − (WCA: 115.4 ± 2.3°) can be reversibly switched via counterion exchange between Cl − and PFO − , verifying the surface with a reversible hydrophilic–hydrophobic transformation. For such membranes, the morphology, wettability, and NF performance rely on the loading of TiO 2 @PDDA NPs and surface counterion. Meanwhile, the motion and interaction of water or ethanol in the hydrophilic or hydrophobic membrane are revealed by low‐field nuclear magnetic resonance. This work provides a facile and rapid approach to fabricate smart and tunable wetting surface for potential utilization in (non)aqueous NF separation.

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