Upcycling End-of-Life Polyvinylidene Fluoride Membranes into Reverse Osmosis Membranes for Sustainable Water Purification

聚偏氟乙烯 反渗透 氟化物 饮用水净化 化学 水处理 渗透力 化学工程 色谱法 废物管理 正渗透 工程类 有机化学 无机化学 生物化学
作者
Jiansuxuan Chen,Ruobin Dai,Zhichao Wu,Zhiwei Wang
出处
期刊:Environmental Science & Technology [American Chemical Society]
卷期号:59 (19): 9849-9858 被引量:19
标识
DOI:10.1021/acs.est.5c03098
摘要

Membrane technology has been increasingly applied in water purification to address global water scarcity. However, commercial membranes inevitably reach the end-of-life (EoL) after long-term operation, which constrains the sustainability of membrane technology. Herein, we demonstrated the feasibility of upcycling real EoL poly(vinylidene fluoride) (PVDF) microfiltration (MF) membranes into reverse osmosis (RO) membranes with higher separation precision via the interfacial polymerization (IP) reaction. We highlighted that the EoL MF membrane, with a fouling-induced narrowed pore size and relatively hydrophobic properties, is preferred for upcycling. The resultant upcycled RO membrane exhibited a satisfactory NaCl rejection (98.6 ± 0.4%) with favorable water permeance (2.3 ± 0.7 L m –2 h –1 bar –1 ), comparable to the performance of commercial RO membranes. Real wastewater treatment evaluations confirmed the membrane stability and permeate safety. Life-cycle assessment and techno-economic analysis showed that this upcycling process promises environmental and economic benefits, potentially reducing CO 2 -eq emissions by 18.6% and costs by 76.5%–92.2% compared with the conventional membrane approach. This proof-of-concept study paves the way for creating a closed eco-loop of membrane recycling for sustainable water purification.
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