Boosting Demulsification and Antifouling Capacity of Membranes via an Enhanced Piezoelectric Effect for Sustaining Emulsion Separation

化学 生物污染 乳状液 结垢 膜污染 化学工程 过滤(数学) 电解质 超亲水性 色谱法 接触角 电极 有机化学 生物化学 工程类 统计 物理化学 数学
作者
Yuanyang Yan,Peizhang Zhou,Yahong Zhou,Wei Zhang,Pihui Pi,Yu Qian,Xiufang Wen,Lei Jiang
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:146 (19): 13306-13316 被引量:89
标识
DOI:10.1021/jacs.4c01655
摘要

Traditional superwettable membranes for demulsification of oil/water emulsions could not maintain their separation performance for long because of low demulsification capacity and surface fouling during practical applications. A charging membrane could repel the contaminants for a while, the charge of which would gradually be neutralized during the separation progress. Here, a superhydrophilic piezoelectric membrane (SPM) with sustained demulsification and antifouling capacity is proposed for achieving prolonged emulsion separation, which is capable of converting inherent pulse hydraulic filtration pressure into pulse voltage. A pulse voltage up to -7.6 V is generated to intercept the oil by expediting the deformation and coalescence of emulsified oil droplets, realizing the demulsification. Furthermore, it repels negatively charged oil droplets, avoiding membrane fouling. Additionally, any organic foulants adhering to the membrane undergo degradation facilitated by the generated reactive oxygen species. The separation data demonstrate a 98.85% efficiency with a flux decline ratio below 14% during a 2 h separation duration and a nearly 100% flux recovery of SPM. This research opens new avenues in membrane separation, environmental remediation, etc.
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