Durable and super-hydrophilic/underwater super-oleophobic two-dimensional MXene composite lamellar membrane with photocatalytic self-cleaning property for efficient oil/water separation in harsh environments

材料科学 润湿 渗透 结垢 化学工程 复合数 聚偏氟乙烯 接触角 光催化 膜污染 超亲水性 复合材料 聚合物 催化作用 化学 有机化学 工程类 生物化学
作者
Jiaxin Hu,Yingqing Zhan,Guiyuan Zhang,Qingying Feng,Wei Yang,Yu‐Hsuan Chiao,Shirui Zhang,Ao Sun
出处
期刊:Journal of Membrane Science [Elsevier BV]
卷期号:637: 119627-119627 被引量:145
标识
DOI:10.1016/j.memsci.2021.119627
摘要

Super-wetting membranes with outstanding permeation and anti-fouling performance are promising candidates for highly-efficient oily wastewater treatment. Herein, we designed a facile strategy to fabricate the super-hydrophilic/underwater super-oleophobic two-dimensional MXene-based composite membrane via vacuum-assisted self-assembly of two-dimensional MXene nanosheets on porous polyvinylidene fluoride (PVDF) substrate and in situ mineralization of photocatalyst β-FeOOH on the membrane surface. Benefiting from the inherent super-wettability and regulated lamellar structure (Short transport pathway and abundant nanochannels), the resultant MXene-based composite membrane displayed fast permeation flux (500.38–1022.7 L m−2 h−1) and favorable separation efficiency (99.32–99.72%) for a series of micro-scaled oil-in-water emulsions. Importantly, the excellent photo-induced self-cleaning capability and low oil-adhesion contributed to the high anti-fouling resistance, outstanding reusability, and durability of 2D MXene composite membrane. Moreover, the 2D MXene composite membrane exhibited superior chemical stability, which enabled it to maintain highly efficient oil/water separation performance in high-temperature, high salty, and strongly corrosive conditions. This work provides a feasible route to fabricate durable super-wetting 2D membranes with photo-Fenton self-cleaning capability for the oily wastewater treatment in harsh environments.
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