四川大学刘百仓教授团队近期于期刊
Separation and Purification Technology
发表题为
“
多壁碳纳米管改性
PVDF
中空纤维膜用于重力驱动膜过滤净化屋顶雨水
”
的文章。该文章的第一作者为博士生陈贵靖，通讯作者为刘百仓教授。
（1）三种类型MWCNTs改变了PVDF膜的理化性质。
（2）MWCNTs的加入提高了PVDF膜对HA和BSA的排斥。
（3）MWCNTs-COOH调谐膜具有较好的亲水性和抗污性能。
（4）膜中MWCNTs的存在改变了
重力驱动膜滤
系统
（GDM）
中的微生物多样性。
（5）与未改性膜相比，纯MWCNTs改性膜的通量提高了12.4%。
屋顶雨水的收集和再利用可以缓解日常生活用水的短缺。
收集的屋顶雨水有明显的感官上的水质差现象，若直接使用可能会发生不可预测的水安全事故。因此，
本研究采用非溶剂诱导相分离法，制备了三种
类型
多壁碳纳米管(纯MWCNTs、MWCNTs-
COOH
和MWCNTs-
OH
)
改性
的聚偏氟乙烯
（PVDF）
中空纤维膜，
通过
重力驱动膜过滤
方法
净化屋顶雨水
。PVDF膜改性之后，发现
MWCNTs分布在膜表面和整个横截面的多孔结构中，改变了孔结构参数和亲水性。在1.0 bar下，MWCNTs
改性
膜的渗透通量
可以
提高152.5%，腐植酸
（HA）
和牛血清白蛋白
（BSA）
的拒绝率分别从97.4%和75.7%提高到98.9%和96.3%。xDLVO
理论计算结果证明了
MWCNTs的存在会
引起PVDF
膜表面的物理化学性质发生变化，从而导致膜具有不同的抗污行为。重力驱动膜过滤
实验
连续运行100天，所有膜对屋顶雨水的总溶解固形物、溶解有机碳和浊度的去除率分别为25.0 ~ 26.7%、49.5 ~ 53.0%和89.0 ~ 93.3%。
微生物多样性分析发现PVDF膜表面分布的
MWCNTs
会
改变生物滤饼层中的微生物多样性。
最后发现
，
低成本且
具有相对疏水性的纯MWCNTs
改性PVDF
膜的通量比未修饰膜增加了12.4%
，也更适合屋顶雨水的膜滤净化。
图1
MWCNTs改性PVDF膜表面和断面SEM图以及表面孔径分布。
图2
（a）静态水接触角，（b）纯水流量，HA和BSA的截留率，（c）膜对HA溶液的抗污染实验，（d）膜的抗污指数。
图
3
（
a
）屋顶雨水收集场景和（
b
）重力驱动膜过滤装置图。
图
4
（
a
）
重力驱动膜滤系统中四种膜的通量变化，
(b) NTU
去除率，
(c) TDS
去除率，
(d) DOC
去除率。
图
5
运行
100
天重力驱动膜滤系统中微生物群落分析。（
a
）
OTU
的曲线，（
b
）
OTU
水平上膜的
Sobs
指数，（
c
）
Venn
图，（
d
）门水平
(>1.0%)
，（
e
）属水平
(>1.0%)
。
图
6
膜表面生物滤饼层的形貌。
图7
膜表面生物滤饼层的断面形貌。
「原文信息」
原文信息https://doi.org/10.1016/j.seppur.2024.129869
「部分作者介绍」
第一作者
博士生：陈贵靖
通讯作者
来源：
百仓团队
。
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