Published November 5, 2022 | Version v1
Publication Open

Development of Novel Fouling-resistant Hollow Fibre Nanocomposite Membrane augmented with Iron oxide Nanoparticles for efficient Rejection of Bisphenol A from Water: Fouling, Permeability, and Mechanism Studies

Creators

  • 1. Kwara State University
  • 2. Universiti Putra Malaysia
  • 3. University of Technology Malaysia

Description

Abstract Recently, frequent discharge of water-ladened emerging organic pollutants such as Bisphenol A has generated serious concern owing to its harmful effects on public safety and the ecological environment. Hematite nanoparticles (Fe 2 O 3 ) were synthesized via the sol-gel auto-combustion procedure and utilized as a nanofiller to fabricate a PVDF-PEG/Fe 2 O 3 nanocomposite hollow fibre membrane with enhanced antifouling properties. A series of membranes comprising various loadings (1.0–2.0 wt.%) of Fe 2 O 3 NPs were fabricated through the phase inversion technique and thoroughly analyzed. The developed Fe 2 O 3 -membrane fibres were thoroughly characterized. The performance of the membrane fibres was investigated through permeation flux, BPA rejection, as well as antifouling characteristics. Based on the results obtained, the resultant nanocomposite membrane fibres exhibited superior performance in comparison with the pristine fibre. Also, the nanocomposite membrane with 1.5 wt.%-Fe 2 O 3 NPs exhibited remarkable performance with − 43.7 mV, 56.3º, 191.85 L/m 2 -h, 86.7%, and 12% of negatively charged zeta potential, least contact angle, water permeation flux, BPA rejection, and minimum weight loss, respectively. Besides, the 1.5 wt-Fe 2 O 3 NPs nanocomposite membrane demonstrated superior antifouling performance after the third filtration, accomplishing a higher percent of FRR (77.35%) along with RFR of 21.29%, respectively. Hence, based on the performance of the fabricated hollow-fibre membranes loaded with Fe 2 O 3 NPs, efficient antifouling membranes was achieved which can be suitably applied in the purification of industrial wastewater.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

الخلاصة في الآونة الأخيرة، أثار التصريف المتكرر للملوثات العضوية الناشئة المشبعة بالمياه مثل ثنائي الفينول أ قلقًا بالغًا بسبب آثاره الضارة على السلامة العامة والبيئة الإيكولوجية. تم تصنيع جسيمات الهيماتيت النانوية (Fe 2 O 3 ) من خلال إجراء الاحتراق الذاتي بالهلام المذاب واستخدمت كحشو نانوي لتصنيع غشاء ألياف مجوف من PVDF - PEG/Fe 2 O 3 بمركب نانوي مع خصائص مضادة للحشف معززة. تم تصنيع سلسلة من الأغشية التي تتألف من حمولات مختلفة (1.0–2.0 ٪ بالوزن) من الحديد 2 O 3 NPs من خلال تقنية عكس الطور وتحليلها بدقة. تم تمييز ألياف غشاء الحديد 2 O 3 المطورة بدقة. تم فحص أداء ألياف الغشاء من خلال تدفق النفاذية، ورفض مادة بيسفينول أ، بالإضافة إلى الخصائص المضادة للحشف. بناءً على النتائج التي تم الحصول عليها، أظهرت ألياف غشاء المركب النانوي الناتجة أداءً فائقًا مقارنة بالألياف الأصلية. أيضًا، غشاء المركب النانوي بوزن 1.5.أظهر الحديد 2 O 3 NPs أداءً ملحوظًا مع - 43.7 مللي فولت، 56.3 درجة، 191.85 لتر/م 2 - ساعة، 86.7 ٪، و 12 ٪ من جهد زيتا المشحون سلبًا، وأقل زاوية تلامس، وتدفق نفاذية المياه، ورفض BPA، والحد الأدنى لفقدان الوزن، على التوالي. إلى جانب ذلك، أظهر غشاء المركب النانوي 1.5 wt - Fe 2 O 3 أداءً فائقًا مضادًا للحشف بعد الترشيح الثالث، حيث حقق نسبة أعلى من FRR (77.35 ٪) جنبًا إلى جنب مع RFR بنسبة 21.29 ٪، على التوالي. وبالتالي، بناءً على أداء أغشية الألياف المجوفة المصنعة المحملة بـ Fe 2 O 3 NPs، تم تحقيق أغشية فعالة مضادة للحشف والتي يمكن تطبيقها بشكل مناسب في تنقية مياه الصرف الصناعي.

Translated Description (French)

Résumé Récemment, le rejet fréquent de polluants organiques émergents chargés d'eau tels que le bisphénol A a suscité de graves préoccupations en raison de ses effets nocifs sur la sécurité publique et l'environnement écologique. Les nanoparticules d'hématite (Fe 2 O 3 ) ont été synthétisées via la procédure d'autocombustion sol-gel et utilisées comme nanocharge pour fabriquer une membrane à fibre creuse nanocomposite PVDF-PEG/Fe 2 O 3 avec des propriétés antisalissures améliorées. Une série de membranes comprenant diverses charges (1,0-2,0 % en poids) de NP de Fe 2 O 3 ont été fabriquées par la technique d'inversion de phase et analysées en profondeur. Les fibres membranaires Fe 2 O 3 développées ont été soigneusement caractérisées. La performance des fibres membranaires a été étudiée à travers le flux de perméation, le rejet du BPA, ainsi que les caractéristiques antisalissure. Sur la base des résultats obtenus, les fibres membranaires nanocomposites résultantes ont présenté des performances supérieures par rapport à la fibre vierge. En outre, la membrane nanocomposite avec 1,5 poids.Les NP %-Fe 2 O 3 ont présenté des performances remarquables avec − 43,7 mV, 56,3º, 191,85 L/m 2 -h, 86,7 % et 12 % du potentiel zêta chargé négativement, le moins d'angle de contact, le flux de perméation d'eau, le rejet de BPA et la perte de poids minimale, respectivement. En outre, la membrane nanocomposite 1,5 wt-Fe 2 O 3 NPs a démontré une performance antisalissure supérieure après la troisième filtration, réalisant un pourcentage plus élevé de FRR (77,35%) avec un RFR de 21,29%, respectivement. Par conséquent, sur la base des performances des membranes à fibres creuses fabriquées chargées de NP de Fe 2 O 3, des membranes antisalissures efficaces ont été obtenues qui peuvent être appliquées de manière appropriée dans la purification des eaux usées industrielles.

Translated Description (Spanish)

Resumen Recientemente, la descarga frecuente de contaminantes orgánicos emergentes cargados de agua como el bisfenol A ha generado una grave preocupación debido a sus efectos nocivos sobre la seguridad pública y el medio ambiente ecológico. Las nanopartículas de hematita (Fe 2 O 3 ) se sintetizaron mediante el procedimiento de autocombustión sol-gel y se utilizaron como nanocarga para fabricar una membrana de fibra hueca nanocompuesta de PVDF-PEG/Fe 2 O 3 con propiedades antiincrustantes mejoradas. Se fabricó una serie de membranas que comprenden varias cargas (1.0–2.0% en peso) de Fe 2 O 3 NP a través de la técnica de inversión de fase y se analizaron a fondo. Las fibras de membrana de Fe 2 O 3 desarrolladas se caracterizaron a fondo. El rendimiento de las fibras de membrana se investigó a través del flujo de permeación, el rechazo de BPA, así como las características antiincrustantes. En base a los resultados obtenidos, las fibras de membrana de nanocompuesto resultantes mostraron un rendimiento superior en comparación con la fibra prístina. Además, la membrana de nanocompuesto con 1,5 wt.%-Fe 2 O 3 NP mostraron un rendimiento notable con -43.7 mV, 56.3º, 191.85 L/m 2 -h, 86.7% y 12% de potencial zeta cargado negativamente, menor ángulo de contacto, flujo de permeación de agua, rechazo de BPA y pérdida de peso mínima, respectivamente. Además, la membrana de nanocompuesto 1.5 wt-Fe 2 O 3 NPs demostró un rendimiento antiincrustante superior después de la tercera filtración, logrando un mayor porcentaje de FRR (77.35%) junto con RFR de 21.29%, respectivamente. Por lo tanto, en función del rendimiento de las membranas de fibra hueca fabricadas cargadas con Fe 2 O 3 NP, se lograron membranas antiincrustantes eficientes que se pueden aplicar adecuadamente en la purificación de aguas residuales industriales.

Files

latest.pdf.pdf

Files (746.6 kB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:b8003661a087d781f36bdc549d87441e
746.6 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تطوير غشاء مركب نانوي مجوف مقاوم للقاذورات معزز بجسيمات نانوية من أكسيد الحديد لرفض ثنائي الفينول أ من الماء بكفاءة: دراسات القاذورات والنفاذية والآلية
Translated title (French)
Développement d'une nouvelle membrane nanocomposite en fibres creuses résistante à l'encrassement, augmentée de nanoparticules d'oxyde de fer pour un rejet efficace du bisphénol A de l'eau : études sur l'encrassement, la perméabilité et les mécanismes
Translated title (Spanish)
Desarrollo de una nueva membrana de nanocompuesto de fibra hueca resistente al ensuciamiento aumentada con nanopartículas de óxido de hierro para un rechazo eficiente del bisfenol A del agua: estudios de ensuciamiento, permeabilidad y mecanismo

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4308302157
DOI
10.21203/rs.3.rs-2232905/v1

Is supplement to
https://openalex.org/W24236064 (Other)
https://openalex.org/W189459552 (Other)
https://openalex.org/W4213224091 (Other)
https://openalex.org/W2904432769 (Other)
https://openalex.org/W2315127863 (Other)
https://openalex.org/W4242881848 (Other)
https://openalex.org/W3216977362 (Other)
https://openalex.org/W2167124053 (Other)
https://openalex.org/W2138694534 (Other)
https://openalex.org/W1483389780 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Nigeria

References

  • https://openalex.org/W1067813586
  • https://openalex.org/W1090905017
  • https://openalex.org/W1967074837
  • https://openalex.org/W1972944208
  • https://openalex.org/W1979160212
  • https://openalex.org/W1984303562
  • https://openalex.org/W2003678143
  • https://openalex.org/W2043458410
  • https://openalex.org/W2044857821
  • https://openalex.org/W2070066818
  • https://openalex.org/W2072748425
  • https://openalex.org/W2077499398
  • https://openalex.org/W2083929107
  • https://openalex.org/W2089169189
  • https://openalex.org/W2116645781
  • https://openalex.org/W2332555472
  • https://openalex.org/W2335061256
  • https://openalex.org/W2461975361
  • https://openalex.org/W2523164932
  • https://openalex.org/W2555062886
  • https://openalex.org/W2560364049
  • https://openalex.org/W2571937651
  • https://openalex.org/W2581059876
  • https://openalex.org/W2599404732
  • https://openalex.org/W2603650782
  • https://openalex.org/W2604739973
  • https://openalex.org/W2621629527
  • https://openalex.org/W2744008951
  • https://openalex.org/W2748928903
  • https://openalex.org/W2752226176
  • https://openalex.org/W2753466802
  • https://openalex.org/W2754011613
  • https://openalex.org/W2761050390
  • https://openalex.org/W2765241843
  • https://openalex.org/W2765257062
  • https://openalex.org/W2766064436
  • https://openalex.org/W2772823300
  • https://openalex.org/W2784141147
  • https://openalex.org/W2790077295
  • https://openalex.org/W2797332089
  • https://openalex.org/W2805797841
  • https://openalex.org/W2808411882
  • https://openalex.org/W2810069330
  • https://openalex.org/W2811040400
  • https://openalex.org/W2811184556
  • https://openalex.org/W2868913179
  • https://openalex.org/W2883480378
  • https://openalex.org/W2887384418
  • https://openalex.org/W2888430663
  • https://openalex.org/W2889791724
  • https://openalex.org/W2890261252
  • https://openalex.org/W2895904097
  • https://openalex.org/W2896795809
  • https://openalex.org/W2901318287
  • https://openalex.org/W2911851244
  • https://openalex.org/W2911932326
  • https://openalex.org/W2914108803
  • https://openalex.org/W2918073408
  • https://openalex.org/W2922077918
  • https://openalex.org/W2954962594
  • https://openalex.org/W2955773557
  • https://openalex.org/W2972344983
  • https://openalex.org/W2974159248
  • https://openalex.org/W2977135630
  • https://openalex.org/W2989759783
  • https://openalex.org/W3004069497
  • https://openalex.org/W3011317686
  • https://openalex.org/W3013779717
  • https://openalex.org/W3021464277
  • https://openalex.org/W3031208588
  • https://openalex.org/W3034939508
  • https://openalex.org/W3080834163
  • https://openalex.org/W3081611531
  • https://openalex.org/W3093081087
  • https://openalex.org/W3109889492
  • https://openalex.org/W3115439281
  • https://openalex.org/W3126277527
  • https://openalex.org/W3135145562
  • https://openalex.org/W3161647159
  • https://openalex.org/W3175759666
  • https://openalex.org/W3190057961
  • https://openalex.org/W3200808059
  • https://openalex.org/W3204316271
  • https://openalex.org/W4200203926
  • https://openalex.org/W4200615361
  • https://openalex.org/W4206330092
  • https://openalex.org/W4206671563
  • https://openalex.org/W4286269006
  • https://openalex.org/W4287511959