制備NaX沸石摻雜電紡多孔纖維膜用于同時回收銨和富集有機碳

2020-03-14 易絲幫

DOI:10.1016/j.memsci.2020.118030

為了同時實現銨的回收和有機物的富集，采用靜電紡絲技術，以聚偏氟乙烯（PVDF）、NaX沸石和聚乙烯吡咯烷酮（PVP）為成孔劑，制備了新型NaX沸石摻雜電紡多孔纖維膜（Z-EPFM）。使用PVP作為成孔劑制備多孔Z-EPMFs的方法，比單純添加PVP提高NaX沸石摻雜的電紡纖維膜（Z-EFM）的親水性更有效地實現了對銨的吸附。隨著PVP分子量和含量的增加，Z-EPFMs對銨離子的吸附效率、親水性和膜孔徑增大，而機械強度降低，這是由于孔結構的形成。最有效的Z-EPFM（NaX沸石負載密度為0.78 mg/cm2）對銨的吸附效率為96.91%±0.50%，對有機碳的富集效率為95.48%±4.52%，在5個再生循環內保持穩定。因此，Z-EPFM為同時回收銨和富集有機物提供了一種新的途徑，可作為調節城市污水能量流和控制氮營養的有效方法。

圖S1.（a）靜電紡絲過程示意圖,（b）NaX沸石摻雜電紡多孔纖維膜的SEM圖像，（c）動態吸附裝置示意圖。

圖S2.EFM和Z-EFMs在pH=7150 r/min和25℃靜態吸附過程中對銨的去除率。

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

圖S4.不同組分電紡纖維膜的水接觸角（a）和機械應力（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）。

圖5.6 wt%-Z-EPFM-2的孔徑分布。

圖S6.NaX沸石的SEM圖像。

圖S7.電紡纖維膜10 wt%-Z-EPFM-0.78 mg/cm2在不同跨膜壓力下的掃描電鏡圖像。

圖S8.電紡纖維直徑分析：（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%）。

圖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%）的電紡纖維膜的截面形貌和寬度，NaX沸石密度為0.78 mg/cm2。