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题名复杂水净化用自交联MXene/CN复合膜研究
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作者
夏菖俊
王雨璇
赵浩达
骆春佳
颜录科
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机构
长安大学材料科学与工程学院
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出处
《西安工业大学学报》
2025年第3期334-345,共12页
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基金
陕西省创新能力支撑计划-科技创新团队(2023-CX-TD-43)
陕西省重点研发计划(2024GX-YBXM-412)
+1 种基金
中央高校基本科研业务费专项资金(300102314401)
长安大学基础研究支持计划专项。
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文摘
二维(2D)分离膜在水净化与水处理领域展现出巨大潜力,可通过结构设计与材料创新突破了传统聚合物膜性能瓶颈。特别是MXene基二维膜由于其特殊的二维层状结构、表面化学性质可调以及电导率高等优势,在膜分离领域具有广阔应用前景。然而,MXene基膜仍面临关键挑战:其亲水性官能团(如-OH、-F)在水环境中易引发层间溶胀,导致膜层间距扩大和分离选择性下降;同时,MXene表面活性位点易与有机污染物结合,加剧膜污染问题。从而限制了其在复杂水质条件下的应用,亟须通过优化策略提升抗溶胀与抗污染性能,以实现可持续水净化。本文通过在MXene纳米片层上选择适宜的功能化纳米材料,并结合层间交联等手段,实现MXene基高性能薄膜的构筑。采用真空抽滤和简单热处理工艺制备了自交联MXene/CN复合膜(SMCN)。具有最佳性能的膜为SMCN-80,该膜对五种水包油乳液(氯仿C/W、1,2二氯乙烷Dm/W、正己烷H/W、甲苯T/W、二氯甲烷Dc/W)均有良好的分离效果。对C/W乳液循环分离十次后,分离效率仍稳定在92.16±1.62%,通量保持在82.90±3.82 L·m^(-2)·h^(-1)·bar^(-1)。得益于g-C_(3)N_(4)纳米片的引入,复合膜具有优异的光催化性能,可高效去除水体中的污染物(罗丹明B:98%;亚甲基蓝:94.9%;甲基橙98.7%;抗四环素:75.8%),并具备自清洁能力,有效缓解膜污染,延长使用寿命。此外,自交联结构赋予复合膜良好的抗溶胀特性,即使在水中浸泡360 h,其表面状态和层间距仍保持稳定,展现出优异的耐用性,为复杂废水处理提供了重要支持。
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关键词
膜分离
二维材料
MXene膜
抗溶胀
光催化
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Keywords
membrane separation
two-dimensional materials
MXene membrane
anti-swelling
photocatalysis
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分类号
TQ051.8
[化学工程]
X703
[环境科学与工程—环境工程]
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