A Sunlight‐Driven Self‐Cleaning CuCo‐MOF Composite Membrane for Highly Efficient Emulsion Separation and Water Purification

材料科学 结垢 复合数 化学工程 乳状液 生物污染 戊二醛 复合材料 色谱法 化学 生物化学 工程类
作者
Xuanting He,Zixuan Wu,Jihan Lu,Jiaxiang Liu,Boyu Li,Xiaohui Liu,Wen‐Quan Tao,Zhuo Li
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:20 (42): e2402589-e2402589 被引量:26
标识
DOI:10.1002/smll.202402589
摘要

Abstract The fouling phenomenon of membranes has hindered the rapid development of separation technology in wastewater treatment. The integration of materials into membranes with both excellent separation performance and self‐cleaning properties still pose challenges. Here, a self‐assembled composite membrane with solar‐driven self‐cleaning performance is reported for the treatment of complex oil‐water emulsions. The mechanical robustness of the composite membrane is enhanced by the electrostatic attraction between chitosan and metal–organic frameworks (MOF) CuCo‐HHTP as well as the crosslinking effect of glutaraldehyde. Molecular dynamics (MD) simulations also revealed the hydrogen bonding interaction between chitosan and CuCo‐HHTP. The composite membrane of CuCo‐HHTP‐5@CS/MPVDF exhibits a high flux ranging from 700.6 to 2350.6 L∙m −2 ∙h −1 ∙bar −1 and excellent separation efficiency (>99.0%) for various oil–water emulsions, including crude oil, kerosene, and other light oils. The addition of CuCo‐HHTP shows remarkable photothermal effects, thus demonstrating excellent solar‐driven self‐cleaning capability and antibacterial performance (with an efficiency of ≈100%). Furthermore, CuCo‐HHTP‐5@CS/MPVDF can activate peroxomonosulfate (PMS) under sunlight, quickly removing oil‐fouling and dyes. Density functional theory (DFT) calculations indicate that the bimetallic sites of Cu and Co in CuCo‐HHTP effectively promoted the activation of PMS. This study provides distinctive insights into the multifaceted applications of MOFs‐derived photothermal anti‐fouling composite membranes.

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