Electro-Induced Coordination Reconfiguration Strategy Guiding Water State Evolution against Gel-like Fouling in Ultrafiltration

结垢 生物污染 膜污染 超滤(肾) 水处理 化学工程 聚偏氟乙烯 化学 过滤(数学) 反冲洗 地表水 渗透 环境工程 材料科学 饮用水净化 腐植酸 碳纳米管 纳米技术 吸附 膜技术 废物管理 分子
作者
Linhua Rao,Jiajian Xing,Gaoliang Wei,Hongjun Lin,Shuo Chen,Xie Quan
出处
期刊:Environmental Science & Technology [American Chemical Society]
标识
DOI:10.1021/acs.est.6c03186
摘要

Ultrafiltration (UF) is a prominent technology for efficiently treating surface water, but the conventional UF process suffers from severe gel-like membrane fouling induced by natural organic matter (NOM) and coexisting multivalent cations. Here, we propose an electro-induced coordination reconfiguration (EICR) guiding water state evolution strategy for mitigating gel-like membrane fouling by applying potential to the prepared electrically conductive carbon nanotube polyvinylidene fluoride hollow fiber membrane (CNT-PVDF HFM). Comprehensive in situ electrochemical experiments and theoretical simulations reveal that the EICR strategy disrupted the coordination between NOM and multivalent cations, preventing the formation of a cross-linking porous network hydrogel structure and thereby releasing water molecules from steric constraints. The interfacial water state undergoes a transition from interstitial water to free water, facilitating the permeation of water molecules across the foulant layer. The decrease in filtration resistance of water state evolution was estimated at 81.4% of the total reduced fouling resistance through Flory-Huggins lattice theory, suggesting its dominant role in fouling mitigation rather than conventional electrostatic repulsion. We demonstrate excellent antifouling performance in surface water treatment, with the backwashing interval of CNT-PVDF HFM membrane at -1.5 V vs Ag/AgCl being extended by 12-fold compared to the conventional commercial PVDF membrane. This study highlights the importance of guiding water state evolution in mitigating complex gel-like membrane fouling and opens a promising gateway for future development of proactive antifouling strategies.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
青平完成签到 ,获得积分10
刚刚
大虫发布了新的文献求助10
刚刚
超级的夹心饼干完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
1秒前
Johnwick发布了新的文献求助10
2秒前
3秒前
大虫发布了新的文献求助10
3秒前
王定帮发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
3秒前
3秒前
4秒前
5秒前
重要手机完成签到 ,获得积分10
5秒前
6秒前
刘露完成签到,获得积分10
6秒前
大虫发布了新的文献求助10
6秒前
bkagyin应助李芳采纳,获得10
6秒前
7秒前
8秒前
傲娇汽车发布了新的文献求助20
8秒前
8秒前
完美世界应助小枣采纳,获得10
8秒前
9秒前
花样年华完成签到,获得积分10
9秒前
大虫发布了新的文献求助10
10秒前
LLH发布了新的文献求助10
10秒前
10秒前
11秒前
Johnwick完成签到,获得积分10
11秒前
LYK2997499077完成签到,获得积分10
11秒前
11秒前
12秒前
12秒前
大虫发布了新的文献求助10
13秒前
13秒前
ln发布了新的文献求助10
14秒前
15秒前
大虫发布了新的文献求助10
15秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Autoparametric Resonance in Mechanical Systems 1000
Effects of Two Weeks of Red Light Therapy on Choroidal Thickness and Axial Length in Young Adults 700
2026人教社中小学心理健康教育读本高中全一册电子版 600
Cosmos as Art Object: Studies in Plato's Timaeus and Other Dialogues 600
Management and the Arts 510
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7666698
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9236201
关于积分的说明 19878451
捐赠科研通 7235967
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3283812
关于科研通互助平台的介绍 2442567
邀请新用户注册赠送积分活动 2285127