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Mxene-based ceramic nanofiltration membranes for selective separation of primary contaminants in semiconductor wastewater

纳滤 陶瓷 废水 化学工程 材料科学 陶瓷膜 纳米材料 膜技术 化学 纳米技术 环境工程 复合材料 环境科学 生物化学 工程类
作者
Y.I. Lee,Jihyeon Lee,Yeon So,Soyoun Kim,Chanhyuk Park
出处
期刊:Separation and Purification Technology [Elsevier BV]
卷期号:331: 125653-125653 被引量:21
标识
DOI:10.1016/j.seppur.2023.125653
摘要

Ceramic membranes, known for their exceptional chemical stability, have found practical applications in the treatment of semiconductor wastewater. In this study, we have developed an innovative ceramic nanofiltration membrane featuring a nanochannel network created by two-dimensional (2D) nanomaterials, enabling high-performance separation and permeation. This accomplishment is realized through precise control of the size and thickness of MXene nanomaterials, which can be tailored using various coating conditions. The repeated stacking of MXene nanosheets onto the ceramic membrane substrate resulted in the formation of additional nanochannels and surface chemistry modifications, leading to significant enhancements in pollutant removal. These MXene-coated ceramic nanofiltration (NF) membranes significantly improved the removal efficiency of representative organic contaminants in semiconductor wastewater when compared to the pristine ceramic membrane. It enhanced the removal efficiencies by 4.2 times for dissolved silica, 3.7 times for dimethyl sulfoxide (DMSO), and 2.5 times for isopropyl alcohol (IPA). Furthermore, the MXene ceramic NF membrane exhibited exceptional fluoride removal capability, achieving approximately 99.1% removal, in addition to organic solvents. These findings not only help meet regulatory standards for wastewater discharge but also provide valuable insights into the transport behaviors of contaminants and their separation mechanisms. This innovative approach brings us one step closer to efficient and sustainable solutions for semiconductor wastewater treatment.
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