文章名稱：Metal-organic framework-intercalated graphene oxide nanofiltration membranes for enhanced treatment of wastewater effluents

期刊：Chemical Engineering Journal IF 15.1

文章DOI：https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.150207

【引言】

        水是地球上尤為珍貴而又不可或缺的資源之一，對于人類的健康和發(fā)展至關重要。然而，水資源可能受到來自工業(yè)排放物、城市廢水和農(nóng)業(yè)廢水等方面的污染，因此我們亟需有效的水資源凈化技術，去除水中的有害污染物，提高農(nóng)業(yè)和工業(yè)的用水質量。基于膜過濾的水凈化技術是一種十分有前景的水處理方法。其中，納米過濾（NF）技術由于在水凈化方面所顯示出的巨大潛力，引起了學術界和工業(yè)界的廣泛關注。

【成果簡介】

        近日，丹麥奧爾堡大學聯(lián)合山東硅元新材公司提出基于沸石咪唑鹽框架（ZIF-8）-氧化石墨烯（GO）中間層的一種新型納米過濾薄膜。所制備出的GO/ZIF-8（GZ）納米過濾膜展示出了優(yōu)異的親水性和優(yōu)秀的污水凈化能力。與原有的GO過濾膜相比，GZ納米濾膜擁有更好的抗污性，同時保持相當?shù)柠}和有機物的截留率。通過對3種不同工業(yè)廢水過濾的實驗結果來看，GZ納米過濾膜能夠在錯流過濾中保持高的穩(wěn)定性。相關研究內容以《Metal-organic framework-intercalated graphene oxide nanofiltration membranes for enhanced treatment of wastewater effluents》為題，發(fā)表于國際SCI期刊《Chemical Engineering Journal》上。

         值得注意的是，本文使用ICSPI公司研發(fā)的便攜式芯片原子力顯微鏡nGauge對GO和GZ的表面形貌進行了表征。便攜式芯片原子力顯微鏡nGauge具有小巧靈活、方便攜帶，操作簡單，掃描速度快，可掃描大尺寸樣品，一個針尖可以進行上千次掃描，無需維護、無需減震、超級穩(wěn)定等優(yōu)點，不僅適用于科學研究、高等教育、工業(yè)檢測等領域，對戶外和非實驗室獲得原子力顯微鏡(AFM)表征的用戶也非常友好，極大的拓寬了傳統(tǒng)AFM的應用范圍！

ICSPI公司便攜式原子力顯微鏡(AFM)，左）Redux   AFM; 右）nGauge

【圖文導讀】

圖1. GZ過濾膜的結構和過濾過程示意圖。

圖2. （a）ZIF-8納米顆粒的SEM表征結果。（b）GO的SEM表征結果。（c）GZ納米過濾薄膜的XRD表征結果。（d）GZ納米過濾薄膜的FTIR表征結果。GZ后的數(shù)字為GO和ZIF-8的質量比例。

圖3. 不同GO和ZIF-8質量比例下的GZ膜的表面和截面的SEM表征結果，純GO(a-b)；GZ9-1（c-d）；GZ7-3（e-f）；GZ5-5（g-h）。

圖4. 利用nGauge便攜式AFM所表征的GO和GZ的表面形貌結果，(a) GO; (b) GZ9-1; (c) GZ7-3; (d) GZ5-5; (e) GZ3-7; (f) GZ1-9。

圖5. （a）水的接觸角隨著不同ZIF-8含量的變化。（b）不同ZIF-8含量的薄膜在不同PH值下的zeta電位的變化。

圖6. 用所制備的GZ薄膜對印刷行業(yè)的廢水進行過濾的對比結果。（a）總有機碳量的減少結果。（b）離子截留率。（c）過濾前后的印刷工業(yè)廢水的UV–Vis表征結果。（d）原始廢水，經(jīng)過基底材料和經(jīng)過GZ納米過濾膜過濾后廢水的對比。

【結論】

        從論文中可以看出，研究人員通過簡單的涂覆法制備了GO/ZIF-8納米過濾膜。由于將適量的ZIF-8添加到GO的基材中，使得制備出的過濾膜在通量和選擇性方面有著明顯的提高。通過實驗結果可以看出，所制備的GZ膜可以進行多次洗滌，可重復使用。GZ納米過濾膜的成功制備，為工業(yè)和農(nóng)業(yè)廢水的高效，無害化處理提供了新的解決途徑。

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