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制备NaX沸石掺杂电纺多孔纤维膜用于同时回收铵和富集有机碳
2020/3/14 15:11:54 admin

DOI:10.1016/j.memsci.2020.118030

为了同时实现铵的回收和有机物的富集,采用静电纺丝技术,以聚偏氟乙烯(PVDF)、NaX沸石和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为成孔剂,制备了新型NaX沸石掺杂电纺多孔纤维膜(Z-EPFM)。使用PVP作为成孔剂制备多孔Z-EPMFs的方法,比单纯添加PVP提高NaX沸石掺杂的电纺纤维膜(Z-EFM)的亲水性更有效地实现了对铵的吸附。随着PVP分子量和含量的增加,Z-EPFMs对铵离子的吸附效率、亲水性和膜孔径增大,而机械强度降低,这是由于孔结构的形成。最有效的Z-EPFM(NaX沸石负载密度为0.78 mg/cm2)对铵的吸附效率为96.91%±0.50%,对有机碳的富集效率为95.48%±4.52%,在5个再生循环内保持稳定。因此,Z-EPFM为同时回收铵和富集有机物提供了一种新的途径,可作为调节城市污水能量流和控制氮营养的有效方法。

 

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图S1.(a) 静电纺丝过程示意图,(b)NaX沸石掺杂电纺多孔纤维膜的SEM图像,(c)动态吸附装置示意图。


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图S2.EFM和Z-EFMs在pH=7150 r/min和25℃静态吸附过程中对铵的去除率。


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图S3.不同分子量PVP的EFM、Z-PEFMs的FTIR光谱(a):Mw=30000、(b):Mw=1300000,(c):溶解PVP前后的Z-EPFM。


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图S4.不同组分电纺纤维膜的水接触角(a)和机械应力(b)。(EFM:PVDF(12 wt%),溶解PVP之前的EPFM:PVDF(12 wt%)/PVP(6 wt%)、Z-PEFM:PVDF(12 wt%)/PVP(6 wt%)-NaX沸石(0.78 mg/cm2),溶解PVP之后的Z-EPFM:PVDF(12 wt%)/PVP(6 wt%)-NaX沸石(0.78 mg/cm2)。


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图5.6 wt%-Z-EPFM-2的孔径分布。


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图S6.NaX沸石的SEM图像。


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图S7.电纺纤维膜10 wt%-Z-EPFM-0.78 mg/cm2在不同跨膜压力下的扫描电镜图像。


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图S8.电纺纤维直径分析:(a)EPFM:PVDF(12 wt%)/PVP(6 wt%),(b)6 wt%-Z-EPFM-2:PVDF(12 wt%)/PVP(6 wt%)/NaX沸石(6 wt%),(c)10 wt%-Z-EPFM-0.78 mg/cm2:PVDF(12 wt%)/PVP(6 wt%)/NaX沸石(10 wt%)。


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图S9.(a)EPFM:PVDF(12 wt%)/PVP(6 wt%),(b)溶解PVP之后的6 wt%-Z-EPFM:PVDF(12 wt%)/PVP(6 wt%)/NaX沸石(6 wt%),(c)溶解PVP之后的10 wt%-Z-EPFM:PVDF(12 wt%)/PVP(6 wt%)/NaX沸石(10 wt%)的电纺纤维膜的截面形貌和宽度,NaX沸石密度为0.78 mg/cm2。


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图S10.制备的具有不同组成和厚度的电纺纤维膜的热重分析(TGA)热图。EFPM:PVDF(12 wt%)/PVP(6 wt%)、Z-EPFM:PVDF(12 wt%)/PVP(6 wt%)/NaX沸石(10 wt%),具有不同的接收宽度。


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图S11.马铃薯淀粉在模拟城市污水中的粒径分布。


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图S12.不同NaX沸石含量的EPFM和Z-EPFMs的膜孔径分布。


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图S13.聚集的NaX沸石在(a)Z-EPFM-0.51 mg/cm2和(b)Z-EPFM-0.81 mg/cm2上的SEM图像。


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图S14.(a)10 wt%-Z-EPFM-0.78 mg/cm2的SEM图像,Al(b)、Si(c)和Na(d)的元素映射图像。


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