Conductive nanofiltration membranes via in situ PEDOT-polymerization for electro-assisted membrane fouling mitigation

纳滤 佩多:嘘 结垢 导电体 界面聚合 导电聚合物 原位聚合 化学工程 材料科学 聚合 化学 纳米技术 工程类 聚合物 单体 复合材料 图层(电子) 生物化学
作者
Tian‐Zhi Jia,Ru Feng,Chun Cui,Qian Chen,Levente Cseri,Rongfei Zhou,György Székely,Xue‐Li Cao,Shi‐Peng Sun
出处
期刊:Water Research [Elsevier BV]
卷期号:252: 121251-121251 被引量:30
标识
DOI:10.1016/j.watres.2024.121251
摘要

Nanofiltration (NF) membranes play a pivotal role in water treatment; however, the persistent challenge of membrane fouling hampers their stable application. This study introduces a novel approach to address this issue through the creation of a poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT)-based conductive membrane, achieved by synergistically coupling interfacial polymerization (IP) with in situ self-polymerization of EDOT. During the IP reaction, the concurrent generation of HCl triggers the protonation of EDOT, activating its self-polymerization into PEDOT. This interwoven structure integrates with the polyamide network to establish a stable selective layer, yielding a remarkable 90 % increase in permeability to 20.4 L m−2 h−1 bar−1. Leveraging the conductivity conferred by PEDOT doping, an electro-assisted cleaning strategy is devised, rapidly restoring the flux to 98.3 % within 5 min, outperforming the 30-minute pure water cleaning approach. Through simulations in an 8040 spiral-wound module and the utilization of the permeated salt solution for cleaning, the electro-assisted cleaning strategy emerges as an eco-friendly solution, significantly reducing water consumption and incurring only a marginal electricity cost of 0.055 $ per day. This work presents an innovative avenue for constructing conductive membranes and introduces an efficient and cost-effective electro-assisted cleaning strategy to effectively combat membrane fouling.
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