今日推送废弃玉米秸秆构建金属有机骨架膜制

MOF水处理材料祝各位TOPPaper多多,忧虑少少!文章标题FilterFabricationbyConstructingMetal-OrganicFrameworksMembraneonWasteMaizeStrawforEfficientPhosphateRemovalfromWastewater文章亮点

(1)通过在玉米秸秆上构建UiO-66膜,制造了UiO-66/MS过滤器。

(2)UiO-66/MS的结构促进了质量转移和吸附点的暴露。

(3)UiO-66/MS过滤器表现出良好的 盐去除效率。

(4)通过串联UiO-66/MS过滤器,制作了一个一体化的装置。

(5)一体化装置实现了连续的 盐去除。

摘要详文

(1)金属有机框架(MOFs)已被证明是去除废水中 盐的有效吸附剂,但粉状MOFs的加工和回收困难限制了其实际应用。将MOFs塑造成面向应用的形式,同时保持其固有的特性是很重要的,但也是具有挑战性的。

(2)这里,通过溶热工艺在废弃玉米秸秆(MS)的细胞壁上构建UiO-66膜,制造了一种新型UiO-66/MS过滤器。MS独特的生物结构为传质提供了发达的通道,UiO-66纳米颗粒均匀地固定在MS的细胞壁上,形成单层膜,促进了吸附点的暴露。

(3)由于这些结构上的优势,UiO-66/MS过滤器比UiO-66颗粒表现出更高的水中 盐去除效率。为了实现连续的 盐去除,通过串联UiO-66/MS过滤器,制作了一个一体化的装置,超过这个装置后,出水的残余P含量(初始P=3.0mg/L)仍然符合中国综合废水排放标准的一级(L·m-2·h-1时0.5mg/L)和二级(L·m-2·h-1时1.0mg/L)标准。

(4)这项研究不仅提供了一种高效的UiO-66/MS过滤器用于 盐修复,而且还为废旧MS的增值利用提供了蓝图。

图文摘要图文内容

我们报告了通过溶热工艺在废旧MS上构建MOFs(UiO-66)膜(UiO-66/MS)以高效去除废水中的 盐的过滤器制造,其中UiO-66纳米颗粒均匀地负载在MS细胞壁上形成单层膜(UiO-66的负载量为~32.6wt%)。由于MS的生物多孔结构(改善传质)和UiO-66的单层分散(增加暴露的吸附位点),过滤器中的UiO-66对水中的P表现出良好的吸附效率,其吸附能力为.7mg/g(大于UiO-66颗粒的.5mg/g)。此外,通过串联一定数量的UiO-66/MS过滤器,制作了一个一体式装置,当通量达到和L·m-2·h-1时,出水中的残余P含量分别达到中国综合废水排放标准的一级(0.5mg/L)和二级(1.0mg/L)标准。因此,认为UiO-66/MS过滤器在实际应用中具有很大的潜力。

图1.UiO-66/MS的制备和形貌。(a)UiO-66/MS的合成和一体式装置的设计示意图。(b-c)垂直于和沿生长方向的UiO-66/MS的横截面的SEM图像。(d)垂直于生长方向的UiO-66/MS横截面的放大的SEM图像。(e)UiO-66/MS的SEM图像和相应的元素图。(f-g)MS细胞壁的表面和横截面的SEM图像显示UiO-66纳米颗粒在细胞壁上形成了一个单层。

图2.结构特征。(a)UiO-66和UiO-66/MS的XRD图案。(b)原始MS、UiO-66和UiO-66/MS的N2吸收等温线,(c)FTIR和(d)XPS光谱。

图3.UiO-66/MS的吸附性能。(a) 盐在UiO-66颗粒和UiO-66/MS上的吸附动力学(初始浓度=30mg/L;pH=5.0)。(b) 盐在UiO-66颗粒和UiO-66/MS上的吸附等温线由Langmuir模型拟合(pH=5.0)。(c)pH值对UiO-66/MS的 盐吸附能力和Zeta电位的影响(初始浓度=mg/L)。(d)共存的阴离子对UiO-66/MS的 盐去除效率的影响(初始浓度=mg/L;pH=5.0)所有的实验都是在K下进行的,吸附剂用量为2g/L。

图4.UiO-66/MS在吸附P之前和之后的表征。(a)FTIR光谱。(b-d)高分辨率XPS光谱。(e)UiO-66/MS上 盐吸附的拟议过程。

图5.UiO-66/MS过滤器一体化装置的吸附性能。(a)UiO-66/MS过滤器的照片和显示P污染的水流过UiO-66/MS过滤器的图示。(b)在没有外力的情况下,P污染的水通过MS和UiO-66/MS过滤器的渗透性。(c)UiO-66/MS和MS的水接触角。(d)单个UiO-66/MS过滤器在不同通量下的除磷效果。(e) 盐在单个UiO-66/MS过滤器上的突破曲线(流量:6.5L·m-2·h-1)。(f)单个UiO-66/MS过滤器的吸附-再生循环(通量:13L·m-2·h-1)。(g)UiO-66/MS过滤器用于处理P污染废水的一体化装置说明。(h)在不同流量下,连接四个UiO-66/MS过滤器的一体化装置对P的去除效率。所有连续流实验的条件:初始P=3.0mg/L;pH=5.0;T=K。

文章结论

(1)综上所述,我们通过原位溶热合成将UiO-66纳米颗粒固定在废弃的MS上,开发了UiO-66/MS过滤器。UiO-66/MS过滤器已被串联起来,制造出一个连续去除 盐的一体化装置。

(2)通过一体化装置过滤后,在高处理通量下(即L·m-2·h-1时0.5mg/L,L·m-2·h-1时1.0mg/L),P浓度可以降低到可接受的水平。

(3)UiO-66/MS过滤器一体化装置的出色性能可归因于以下几个方面:首先,由于MS上有丰富的含 团和低表观密度,因此在MS上实现了UiO-66的高负载量(~32.6wt%)。第二,UiO-66纳米颗粒在MS细胞壁上形成单层膜,这使得UiO-66的吸附点暴露 化。第三,UiO-66/MS过滤器发达的MS通道促进了 盐的质量转移,提高了与吸附点的接触效率。

(4)此外,UiO-66/MS表现出良好的pH值耐受性和对 盐的高吸附选择性,这是由于内球复合、H-键和连接体交换的吸附驱动力。

(5)因此,UiO-66/MS过滤器在实际应用中具有很大的潜力。值得注意的是,在MS上塑造MOFs有利于有效利用MS废料。

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