A photo-Fenton nanocomposite ultrafiltration membrane for enhanced dye removal with self-cleaning properties

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作者
Rengyu Yue,Bahareh Raisi,Jalal Rahmatinejad,Zhibin Ye,Benoît Barbeau,Md. Saifur Rahaman
出处
期刊:Journal of Colloid and Interface Science [Elsevier BV]
卷期号:604: 458-468 被引量:52
标识
DOI:10.1016/j.jcis.2021.06.157
摘要

Membrane fouling is an ongoing challenge in the membrane filtration process. Herein, a photocatalytic membrane comprising a reactive layer was fabricated by engineering partially reduced graphene oxide/Ag nanoparticles/MIL-88A (prGO/Ag/M88A, pGAM) photocatalysts on the PVDF substrate membranes. Benefiting from the high conductivity of prGO and the surface plasmon resonance (SPR) effect of Ag nanoparticles (Ag NPs), the photo-sensitivity of the prGO/Ag/M88A is significantly enhanced. Compared to the membrane in the dark condition, the pGAM membrane displayed an enhanced dye removal efficiency (∼99.7%) and significantly improved permeability (∼189 L·m−2·h−1 bar−1) towards dye contaminants based on the synergistic filtration/photo-Fenton processes. Significantly, the membrane retained high perm-selectivity after 10 cyclic runs (183 L·m−2·h−1 bar−1 of permeability and 98.1% of dye removal), and its nano-channel structure did not collapse under high pressure (0.1–0.4 MPa). The membrane also exhibits antifouling properties with a high water flux recovery of more than 90%. In addition, the pGAM membrane exhibited a high MB degradation efficiency (∼90%) when it is directly used as a photocatalyst in the photo-Fenton system. The mechanism of the self-cleaning is also proposed through quenching experiments. The results of this study demonstrate that this self-cleaning membrane has huge promise for membrane anti-fouling and wastewater remediation.

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