MXene (Ti3T2CX)-reinforced thin-film polyamide nanofiltration membrane for short-chain perfluorinated compounds removal

渗透 纳滤 聚酰胺 界面聚合 化学工程 材料科学 聚合 薄膜复合膜 聚合物 化学 高分子化学 复合材料 工程类 渗透 单体 反渗透 生物化学
作者
Jun Ma,Yuanyuan Wang,Hang Xu,Mingmei Ding,Li Gao
出处
期刊:Chemical Engineering Research & Design [Elsevier BV]
卷期号:168: 275-284 被引量:56
标识
DOI:10.1016/j.psep.2022.09.080
摘要

Per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS) are a class of ‘forever chemicals’ that have become a global concern owing to their innate chemical stability on humans and water resources. The separation of PFAS from water resources via membrane technologies are facing huge challenge. High permeance and rejection membrane are required for PFAS. To achieve this goal, herein, we propose an MXene-reinforced interfacial polymerization of negatively charged polyamide (PA) membranes for high rejection of short-chain PFAS. The morphologies and chemical properties were systematically investigated for the fabricated membrane. Attributed to the hydrophilic of MXene, the permeance of MXene-PA membranes increased without sacrificing rejection. Density functional theory (DFT) calculations and various experiments elucidated in detail the underlying mechanism of the interactions between the membrane and PFAS. The enhanced electrostatic interaction and hydrogen bonding leaded to increased PFAS rejection and permeance. Therefore, the MXene-regulated PA membrane effectively solved the trade-off between the selectivity and permeability. This work shows that MXene-regulated interfacial polymerization techniques can be used to tailor the effectiveness of PA nanofiltration membranes to overcome the trade-off phenomenon and pave the way for solving the crisis of short-chain PFAS.
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