SCOPUS
SCIE
Dual-layered nanocomposite substrate membrane based on polysulfone/graphene oxide for mitigating internal concentration polarization in forward osmosis
저자
Lim, Sungil ; Park, Myoung Jun ; Phuntsho, Sherub ; Tijing, Leonard D. ; Nisola, Grace M. ; Shim, Wang-Geun ; Chung, Wook-Jin ; Shon, Ho Kyong
발행기관
학술지명
권호사항
발행연도
2017
작성언어
-주제어
등재정보
SCOPUS,SCIE
자료형태
학술저널
수록면
36-48(13쪽)
제공처
<P><B>Abstract</B></P> <P>A novel thin-film composite (TFC) forward osmosis (FO) membrane with dual-layered substrate membrane was fabricated by a double-blade casting technique using different polysulfone (PSf) concentrations for top (15 wt%) and bottom (7 wt%) substrate layers. Graphene oxide (GO) was incorporated in the substrate layer, and the dual casting approach resulted in a membrane support with a highly porous bottom structure and a dense top skin layer on which the polyamide active layer was effectively formed. The dual-layered TFC PSf/GO membrane (TFC-PSf<SUB>d</SUB>GO) exhibited high water permeability, and ion selectivity was enhanced by the presence of well dispersed hydrophilic GO in the PSf substrate. The TFC-PSf<SUB>d</SUB>GO also exhibited the lowest specific reverse salt flux (<I>J</I> <SUB> <I>s</I> </SUB> <I>/J</I> <SUB> <I>v</I> </SUB> = 0.19 g L<SUP>-1</SUP>) and a more favorable structural parameter (S = 130 μm) compared to GO-free membranes. Using deionized water as feed solution and 1 M NaCl as draw solution (DS), TFC-PSf<SUB>d</SUB>GO had <I>J</I> <SUB> <I>v</I> </SUB> = 33.8 L m<SUP>−2</SUP> h<SUP>−1</SUP> and <I>J</I> <SUB> <I>s</I> </SUB> = 6.9 g<SUP>−2</SUP> h<SUP>−1</SUP> under AL-FS mode, and <I>J</I> <SUB> <I>v</I> </SUB> = 61.5 L m<SUP>−2</SUP>h<SUP>−1</SUP> and <I>J</I> <SUB> <I>s</I> </SUB> = 14.0 g<SUP>−2</SUP> h<SUP>−1</SUP> under AL-DS mode. The potential of TFC-PSf<SUB>d</SUB>GO for commercial application was further evaluated by fabricating it with a fabric backing support (denoted as TFC-PSf<SUB>d</SUB>GO<SUB>f</SUB>). Compared to TFC-PSf<SUB>d</SUB>GO, TFC-PSf<SUB>d</SUB>GO<SUB>f</SUB> exhibited only 14% decline in its water flux. The overall results reveal that, fabrication of TFC substrate membrane via dual-blade casting approach along with GO incorporation produced high-performance TFC FO membranes which likely reduced the internal concentration polarization effects.</P> <P><B>Highlights</B></P> <P> <UL> <LI> The dual-layered PSf/GO membrane was developed to mitigate the ICP effect. </LI> <LI> The dual-layered PSf substrates exhibited higher porosity and water permeability. </LI> <LI> Incorporation of GO further improved hydrophilicity of membrane substrate. </LI> <LI> The dual-layered PSf/GO membrane demonstrated the best membrane performances. </LI> </UL> </P> <P><B>Graphical abstract</B></P> <P>[DISPLAY OMISSION]</P>
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