文章名称:Metal-organic framework-intercalated graphene oxide nanofiltration membranes for enhanced treatment of wastewater effluents
期刊:Chemical Engineering Journal IF 15.1
文章DOI:https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.150207
【引言】
水是地球上尤为珍贵而又不可或缺的资源之一,对于人类的健康和发展至关重要。然而,水资源可能受到来自工业排放物、城市废水和农业废水等方面的污染,因此我们亟需有效的水资源净化技术,去除水中的有害污染物,提高农业和工业的用水质量。基于膜过滤的水净化技术是一种十分有前景的水处理方法。其中,纳米过滤(NF)技术由于在水净化方面所显示出的巨大潜力,引起了学术界和工业界的广泛关注。
【成果简介】
近日,丹麦奥尔堡大学联合山东硅元新材公司提出基于沸石咪唑盐框架(ZIF-8)-氧化石墨烯(GO)中间层的一种新型纳米过滤薄膜。所制备出的GO/ZIF-8(GZ)纳米过滤膜展示出了优异的亲水性和优秀的污水净化能力。与原有的GO过滤膜相比,GZ纳米滤膜拥有更好的抗污性,同时保持相当的盐和有机物的截留率。通过对3种不同工业废水过滤的实验结果来看,GZ纳米过滤膜能够在错流过滤中保持高的稳定性。相关研究内容以《Metal-organic framework-intercalated graphene oxide nanofiltration membranes for enhanced treatment of wastewater effluents》为题,发表于国际SCI期刊《Chemical Engineering Journal》上。
值得注意的是,本文使用ICSPI公司研发的便携式芯片原子力显微镜nGauge对GO和GZ的表面形貌进行了表征。便携式芯片原子力显微镜nGauge具有小巧灵活、方便携带,操作简单,扫描速度快,可扫描大尺寸样品,一个针尖可以进行上千次扫描,无需维护、无需减震、超级稳定等优点,不仅适用于科学研究、高等教育、工业检测等领域,对户外和非实验室获得原子力显微镜(AFM)表征的用户也非常友好,极大的拓宽了传统AFM的应用范围!
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ICSPI公司便携式原子力显微镜(AFM),左)Redux AFM; 右)nGauge |
【图文导读】
图1. GZ过滤膜的结构和过滤过程示意图。
图2. (a)ZIF-8纳米颗粒的SEM表征结果。(b)GO的SEM表征结果。(c)GZ纳米过滤薄膜的XRD表征结果。(d)GZ纳米过滤薄膜的FTIR表征结果。GZ后的数字为GO和ZIF-8的质量比例。
图3. 不同GO和ZIF-8质量比例下的GZ膜的表面和截面的SEM表征结果,纯GO(a-b);GZ9-1(c-d);GZ7-3(e-f);GZ5-5(g-h)。
图4. 利用nGauge便携式AFM所表征的GO和GZ的表面形貌结果,(a) GO; (b) GZ9-1; (c) GZ7-3; (d) GZ5-5; (e) GZ3-7; (f) GZ1-9。
图5. (a)水的接触角随着不同ZIF-8含量的变化。(b)不同ZIF-8含量的薄膜在不同PH值下的zeta电位的变化。
图6. 用所制备的GZ薄膜对印刷行业的废水进行过滤的对比结果。(a)总有机碳量的减少结果。(b)离子截留率。(c)过滤前后的印刷工业废水的UV–Vis表征结果。(d)原始废水,经过基底材料和经过GZ纳米过滤膜过滤后废水的对比。
【结论】
从论文中可以看出,研究人员通过简单的涂覆法制备了GO/ZIF-8纳米过滤膜。由于将适量的ZIF-8添加到GO的基材中,使得制备出的过滤膜在通量和选择性方面有着明显的提高。通过实验结果可以看出,所制备的GZ膜可以进行多次洗涤,可重复使用。GZ纳米过滤膜的成功制备,为工业和农业废水的高效,无害化处理提供了新的解决途径。
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