Published February 14, 2023 | 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

Recently, frequent discharge of water-ladened emerging organic pollutants such as Bisphenol A has elicited serious concern due to its pernicious effects on public health and the ecological environment. In this study, hematite nanoparticles (Fe2O3) were synthesized via the sol–gel auto-combustion technique and incorporated as a nanofiller to fabricate a PVDF-PEG nanocomposite hollow fibre membrane with enhanced antifouling properties. A series of membranes comprising various loadings (1.0–2.0 wt%) of Fe2O3 NPs were fabricated through the phase inversion technique and thoroughly analyzed. The developed Fe2O3-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%-Fe2O3 NPs exhibited remarkable performance with − 43.7 mV, 56.3º, 191.85 L/m2 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-Fe2O3 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 Fe2O3 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)

في الآونة الأخيرة، أثار التصريف المتكرر للملوثات العضوية الناشئة المشبعة بالمياه مثل ثنائي الفينول أ قلقًا بالغًا بسبب آثاره الضارة على الصحة العامة والبيئة البيئية. في هذه الدراسة، تم تصنيع جسيمات الهيماتيت النانوية (Fe2O3) عبر تقنية الاحتراق الذاتي بالهلام الحلزوني وتم دمجها في صورة حشو نانوي لتصنيع غشاء ألياف مجوف بمركب نانوي PVDF - PEG 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 Fe2O3 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، أظهر الغشاء المركب النانوي مع 1.5 ٪ بالوزن - Fe2O3 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 الماء، ورفض BPA، والحد الأدنى لفقدان الوزن، على التوالي. إلى جانب ذلك، أظهر غشاء المركب النانوي 1.5 وزن- Fe2O3 NPs 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 Fe2O3 NPs، تم تحقيق أغشية فعالة مضادة للحشف والتي يمكن تطبيقها بشكل مناسب في تنقية مياه الصرف الصناعي.

Translated Description (French)

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 pernicieux sur la santé publique et l'environnement écologique. Dans cette étude, des nanoparticules d'hématite (Fe2O3) ont été synthétisées via la technique d'auto-combustion sol–gel et incorporées en tant que nanocharge pour fabriquer une membrane de fibre creuse nanocomposite PVDF-PEG avec des propriétés antisalissures améliorées. Une série de membranes comprenant diverses charges (1,0-2,0 % en poids) de NP Fe2O3 ont été fabriquées par la technique d'inversion de phase et analysées en profondeur. Les fibres membranaires Fe2O3 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 % en poids de NPs -Fe2O3 a présenté des performances remarquables avec − 43,7 mV, 56,3º, 191,85 L/m2 h, 86,7 % et 12 % de potentiel zêta chargé négativement, le plus petit 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-Fe2O3 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 Fe2O3, des membranes antisalissures efficaces ont été obtenues et peuvent être appliquées de manière appropriée dans la purification des eaux usées industrielles.

Translated Description (Spanish)

Recientemente, la descarga frecuente de contaminantes orgánicos emergentes cargados de agua, como el bisfenol A, ha suscitado una grave preocupación debido a sus efectos perniciosos sobre la salud pública y el medio ambiente ecológico. En este estudio, se sintetizaron nanopartículas de hematita (Fe2O3) mediante la técnica de autocombustión sol–gel y se incorporaron como nanocarga para fabricar una membrana de fibra hueca de nanocompuesto de PVDF-PEG con propiedades antiincrustantes mejoradas. Se fabricó una serie de membranas que comprenden varias cargas (1.0–2.0% en peso) de NP de Fe2O3 a través de la técnica de inversión de fase y se analizaron a fondo. Las fibras de membrana de Fe2O3 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% enpeso de -Fe2O3 NP exhibió un rendimiento notable con -43.7 mV, 56.3º, 191.85 L/m2 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 de 1.5 wt-Fe2O3 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 NP de Fe2O3, 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 معزّز بجسيمات نانوية من أكسيد الحديد لرفض ثنائي الفينول أ من الماء بكفاءة: دراسات القاذورات والنفاذية والآليات
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 le mécanisme
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/W4320727096
DOI
10.1007/s10924-023-02788-z

Is supplement to
https://openalex.org/W4242881848 (Other)
https://openalex.org/W4213224091 (Other)
https://openalex.org/W3216977362 (Other)
https://openalex.org/W2904432769 (Other)
https://openalex.org/W24236064 (Other)
https://openalex.org/W2315127863 (Other)
https://openalex.org/W2167124053 (Other)
https://openalex.org/W2138694534 (Other)
https://openalex.org/W2012030696 (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/W1979160212
  • https://openalex.org/W1984303562
  • https://openalex.org/W1992301911
  • https://openalex.org/W2003678143
  • https://openalex.org/W2043458410
  • https://openalex.org/W2044857821
  • https://openalex.org/W2057635651
  • https://openalex.org/W2070066818
  • https://openalex.org/W2083929107
  • https://openalex.org/W2089169189
  • https://openalex.org/W2101664445
  • https://openalex.org/W2116645781
  • https://openalex.org/W2162358157
  • 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/W2581059876
  • https://openalex.org/W2599404732
  • 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/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/W2901318287
  • 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/W3013779717
  • https://openalex.org/W3021464277
  • https://openalex.org/W3025754501
  • https://openalex.org/W3034939508
  • https://openalex.org/W3080834163
  • https://openalex.org/W3081611531
  • https://openalex.org/W3090163300
  • https://openalex.org/W3093081087
  • https://openalex.org/W3108398478
  • https://openalex.org/W3109889492
  • https://openalex.org/W3115439281
  • https://openalex.org/W3119919839
  • https://openalex.org/W3126277527
  • https://openalex.org/W3127428735
  • https://openalex.org/W3135145562
  • https://openalex.org/W3161647159
  • https://openalex.org/W3175759666
  • https://openalex.org/W3199045894
  • https://openalex.org/W3200808059
  • https://openalex.org/W3201744886
  • https://openalex.org/W3204316271
  • https://openalex.org/W4200203926
  • https://openalex.org/W4206330092
  • https://openalex.org/W4206671563
  • https://openalex.org/W4220721736
  • https://openalex.org/W4286269006
  • https://openalex.org/W4287511959
  • https://openalex.org/W4293378267
  • https://openalex.org/W4308328485