Activated carbon fibers functionalized with superhydrophilic coated pDA/TiO2/SiO2 with photoluminescent self-cleaning properties for efficient oil-water separation

超亲水性 渗透 化学工程 材料科学 涂层 水溶液 生物污染 提高采收率 清洁剂 结垢 化学 有机化学 复合材料 接触角 工程类 生物化学
作者
Dongdong Wang,Dongdong Wang,Likun Huang,Hanxiao Fang,Shaofang Li,Guangzhi Wang,Simin Zhou,Rui Zhao,Xiyu Sun
出处
期刊:Journal of Hazardous Materials [Elsevier BV]
卷期号:465: 133373-133373 被引量:47
标识
DOI:10.1016/j.jhazmat.2023.133373
摘要

The adhesion of high-viscosity oil contamination poses limitations on three-dimensional (3D) materials' practical use in treating oilfield-produced water (OPW). In this study, we developed a hybrid pDA/TiO2/SiO2 coating (PTS) on the surface of hydrophilic activated carbon (ACF1) through a combination of dopamine (DA) polymerization, ethyl orthosilicate (TEOS) hydrolysis, and the condensation of TiO2 nanoparticles (NPs) with SiO2 NPs. This coating was designed for gravity-based oil-water separation. The inherent porosity and generous pore size of ACF1-PTS conferred it an ultra-high permeation flux (pure water flux of 3.72 × 105 L∙m−2∙h−1), allowing it to effectively separate simulated oil-water mixtures and oil-water emulsions while maintaining exceptional permeation flux and oil rejection efficiency. When compared to cleaning methods involving ethanol aqueous solutions and NaClO, ultraviolet (UV) illumination cleaning proved superior, enabling oil-contaminated ACF1-PTS to exhibit remarkable flux recovery efficiency and oil-removal capabilities during cyclic separation of actual OPW. Furthermore, the ACF1-PTS material demonstrated impressive stability and durability when exposed to acidic environments (acid, alkali, and salt), robust hydraulic washout conditions, and 25-cycle tests. This study offers valuable insights and research avenues for the development of highly efficient and environmentally friendly 3D oil-water separation materials for the actual treatment of OPW.
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