Microporous membranes for ultrafast and energy-efficient removal of antibiotics through polyphenol-mediated nanointerfaces

渗透 微型多孔材料 吸附 抗生素 材料科学 纳米技术 化学 工艺工程 有机化学 工程类 渗透 生物化学 复合材料
作者
Yu Wang,Yunxiang He,Qin Wang,Xiaoling Wang,Blaise L. Tardy,Joseph J. Richardson,Orlando J. Rojas,Junling Guo
出处
期刊:Matter [Elsevier]
卷期号:6 (1): 260-273 被引量:17
标识
DOI:10.1016/j.matt.2022.09.021
摘要

The wide-spread overuse and misuse of antibiotics has led to major risks to human health, which demands breakthrough technologies for elimination of antibiotics from water streams. Membrane-based water purification has drawn substantial interest for this purpose. However, high permeance and high antibiotic-removal efficiency remain extremely challenging. In this work, the use of polyphenol-based nanoengineering to functionalize conventional microporous membranes capable of ultrafast removal of ten different antibiotics in an in-line flowthrough purification system is explored. The high adsorption kinetics of these nanocoatings enable a record-high permeance (9,774 L m−2 h−1 bar−1) with exceptional removal rate and efficiency, at a relatively low energy cost (0.09 kWh m−3), even in a real-world wastewater treatment. Molecular dynamics simulations provide detailed insights into the role of polyphenol-based nanocoatings and their multiple molecular interactions with antibiotics. This work provides a promising and sustainable platform for engineering the next-generation adsorption-based membranes for clean water production.
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