KCI등재
SCOPUS
SCIE
Synergistic effect of GO@SiO2 and GO@ZnO nano-hybrid particles with PVDF-g-PMMA copolymer in high-flux ultrafiltration membrane for oily wastewater treatment and antifouling properties
저자
Hossein Mahdavi (University of Tehran) ; Mohammad Amin Kerachian (University of Tehran) ; Mehri Abazari (University of Tehran)
발행기관
학술지명
Journal of Industrial and Engineering Chemistry(Journal of Industrial and Engineering Chemistry)
권호사항
발행연도
2022
작성언어
English
주제어
등재정보
KCI등재,SCOPUS,SCIE
자료형태
학술저널
발행기관 URL
수록면
374-388(15쪽)
제공처
In the Ultrafiltration (UF) region, the development of the membranes with ultra-water permeability andextraordinary oil rejection at the same time is highly desirable. Herein, a copolymer/nano-hybrid particlesmixed matrix membrane was fabricated with high hydrophilicity and oil-in-water separation performance,originating from the synergistic effect between the prepared copolymer and nanoparticles.
Accordingly, atom transfer radical polymerization (ATRP) method, especially considered as a promisinggrafting technique to modify polyvinylidene fluoride (PVDF), was utilized for the synthesis of thePVDF-g-PMMA copolymer. Furthermore, two different nano-hybrid particles including graphene oxide(GO) sheets separately decorated with ZnO and SiO2 were also synthesized. Then, different membranecompositions with various GO@ZnO and GO@SiO2 contents were fabricated, and then, the synergisticeffect of each nano-hybrid particle with the PVDF-g-PMMA copolymer was evaluated. The preparedGO@ZnO and GO@SiO2 were used not only to modify ultrafiltration (UF) membranes for oil rejectionbut also to prevent protein BSA adsorption on the membrane surface based on their surface charge.
The 4 wt.% PVDF-g-PMMA/0.3 wt.% GO@SiO2 and 4 wt.% PVDF-g-PMMA/0.3 wt.% GO@ZnO membranesprovided outstanding separation performance (soybean oil rejections of 93.4% and 95.2%, respectively)and ultra- water permeability (312 and 326 L/m2.h.bar, respectively). Based on the results in terms ofseparation and filtration performances, the M5 membrane exhibited more efficient performance thanM4 membrane. By increasing the amount of nano-hybrid particles, the overall finger-like voids, averagepore size, and surface roughness of membranes decreased, making them ideal for application in the watertreatment field. Also, the influence of hydrophilicity and charge density of GO@ZnO and GO@SiO2 nanohybridparticles with the copolymer in the PVDF membrane was examined through conducting theantifouling experiment in two different pH values, in which a great performance was also obtained.
Compared to previous researches, GO@ZnO and GO@SiO2 nano-hybrid particles with the copolymer inthe PVDF membrane not only can generate ultra-high water permeability in low pressure but also provide>93% oil-in-water emulsion rejections.
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