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Construction and Chlorine Resistance of Thiophene-Poly(ethyleneimine)-Based Dual-Functional Nanofiltration Membranes
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2023-02-07 , DOI: 10.1021/acsami.2c21627 Luyang Cheng 1 , Qing-Wei Meng 1 , Qingchun Ge 1
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2023-02-07 , DOI: 10.1021/acsami.2c21627 Luyang Cheng 1 , Qing-Wei Meng 1 , Qingchun Ge 1
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The demand to improve the chlorine resistance of polyamide (PA) membranes is escalated with greater amounts of chlorine-containing disinfectant being used in global water treatment during the COVID-19 pandemic. In this work, we designed thiophene-functionalized poly(ethyleneimine) (TPEI) materials first and grafted them onto a conventional PA membrane to develop novel nanofiltration membranes (PEI-M, TPEI-1-M, TPEI-2-M). These membranes have dual-functionalized selective surfaces covered by hydrophilic amino groups and electron-rich thiophene moieties, which endow these membranes with superior chlorine resistance and improved separation performance. The modified membranes increase the rejection of MgCl2 from 86.5% of the nascent PA membrane (PA-M) to higher than 93.0% without sacrificing the membrane water permeability. More stable separation performance is achieved with all of the as-prepared membranes than PA-M after exposure to a 2000 ppm sodium hypochlorite solution. TPEI-2-M outperforms other membranes after being treated in a chlorination intensity of 16,000 ppm·h with the smallest flux loss and the highest MgCl2 rejection. This is mainly ascribed to the highest amount of amino and thiophene moieties on the TPEI-2-M surface. This study provides an effective protocol for developing novel PA-based nanofiltration membranes while demonstrating its superiority over current technologies with exceptional separation performance and antichlorine ability.
中文翻译：
噻吩聚乙烯亚胺双功能纳滤膜的构建及耐氯性能
在 COVID-19 大流行期间，随着全球水处理中使用更多含氯消毒剂，提高聚酰胺 (PA) 膜耐氯性的需求不断升级。在这项工作中，我们首先设计了噻吩功能化的聚乙烯亚胺（TPEI）材料，并将其接枝到传统的PA膜上，开发出新型纳滤膜（PEI-M、TPEI-1-M、TPEI-2-M）。这些膜具有被亲水性氨基和富电子噻吩部分覆盖的双功能化选择性表面，这赋予这些膜优异的耐氯性和改进的分离性能。改性膜将 MgCl 2的截留率从新生 PA 膜 (PA-M) 的 86.5% 提高到 93.0% 以上，而不会牺牲膜的水渗透性。在暴露于 2000 ppm 次氯酸钠溶液后，所有制备的膜都比 PA-M 实现了更稳定的分离性能。经过16,000 ppm·h的氯化强度处理后，TPEI-2-M的性能优于其他膜，具有最小的通量损失和最高的MgCl 2截留率。这主要归因于 TPEI-2-M 表面上氨基和噻吩部分的含量最高。这项研究为开发新型 PA 纳滤膜提供了一种有效的方案，同时证明了其相对于现有技术的优越性，具有卓越的分离性能和抗氯能力。
更新日期：2023-02-07
中文翻译：
噻吩聚乙烯亚胺双功能纳滤膜的构建及耐氯性能
在 COVID-19 大流行期间，随着全球水处理中使用更多含氯消毒剂，提高聚酰胺 (PA) 膜耐氯性的需求不断升级。在这项工作中，我们首先设计了噻吩功能化的聚乙烯亚胺（TPEI）材料，并将其接枝到传统的PA膜上，开发出新型纳滤膜（PEI-M、TPEI-1-M、TPEI-2-M）。这些膜具有被亲水性氨基和富电子噻吩部分覆盖的双功能化选择性表面，这赋予这些膜优异的耐氯性和改进的分离性能。改性膜将 MgCl 2的截留率从新生 PA 膜 (PA-M) 的 86.5% 提高到 93.0% 以上，而不会牺牲膜的水渗透性。在暴露于 2000 ppm 次氯酸钠溶液后，所有制备的膜都比 PA-M 实现了更稳定的分离性能。经过16,000 ppm·h的氯化强度处理后，TPEI-2-M的性能优于其他膜，具有最小的通量损失和最高的MgCl 2截留率。这主要归因于 TPEI-2-M 表面上氨基和噻吩部分的含量最高。这项研究为开发新型 PA 纳滤膜提供了一种有效的方案，同时证明了其相对于现有技术的优越性，具有卓越的分离性能和抗氯能力。
京公网安备 11010802027423号