하이드로차의 흡착 거동 분석 및 in-situ 고정화를 통한 나노셀룰로오스 기반 수처리 분리막 제조 Fabrication and Characterization of Hydrochar and Nanocellulose based Water Treatment Membrane via in-situ Immobilization원문보기
본 연구에서는 서로 다른 당류(글루코오스, 베타사이클로덱스트린, 펄프)를 간단한 열수탄화 공정을 통해 하이드로차로 제조하고 흡착 거동의 차이를 연구하였다. 하이드로차의 형태와 화학 구조는 분석을 통해 ...
본 연구에서는 서로 다른 당류(글루코오스, 베타사이클로덱스트린, 펄프)를 간단한 열수탄화 공정을 통해 하이드로차로 제조하고 흡착 거동의 차이를 연구하였다. 하이드로차의 형태와 화학 구조는 분석을 통해 전구체의 종류에 크게 영향을 받음을 확인하였다. 하이드로차의 구조적 차이에 의한 흡착 성능의 차이를 흡착 실험을 통해 분석하였다. 글루코오스 기반 하이드로차의 거대 기공과 음전하를 띄는 표면은 유기오염물 흡착에 매우 유리하였다. 하이드로차의 음전하를 띄는 표면에 의해 양이온성 염료는 화학 흡착을 통해 단일층으로 흡착되었다. 거대 기공 구조는 입자 내 확산에 기여하여 하이드로차의 흡착 성능을 향상시켰다. in-situ 열수탄화 공정을 통하여 셀룰로오스 나노섬유에 글루코오스 기반 하이드로차를 도입하여 수처리 분리막을 성공적으로 제조하였다. 제조된 분리막은 제조 과정에서 유속의 심각한 감소 없이 12 시간 동안 56.25 L·m -2·h-1 ·bar-1의 순수 물 유속을 보였다. in-situ 고정화를 통해 도입된 하이드로차는 셀룰로오스 나노섬유와 화학적으로 결합하여 분리막 제조 과정에서 셀룰로오스 나노섬유의 내구성을 향상시켰다. 하이드로차와 양이온성 오염물 사이의 정전기적 상호작용과 입자 내 확산으로 분리막은 높은 거부율, 선택성 및 재사용성을 보였다. 해당 연구는 전-탄수화물 기반 고성능 수처리 분리막 제조의 성공적인 전략을 제시한다.
본 연구에서는 서로 다른 당류(글루코오스, 베타사이클로덱스트린, 펄프)를 간단한 열수탄화 공정을 통해 하이드로차로 제조하고 흡착 거동의 차이를 연구하였다. 하이드로차의 형태와 화학 구조는 분석을 통해 전구체의 종류에 크게 영향을 받음을 확인하였다. 하이드로차의 구조적 차이에 의한 흡착 성능의 차이를 흡착 실험을 통해 분석하였다. 글루코오스 기반 하이드로차의 거대 기공과 음전하를 띄는 표면은 유기오염물 흡착에 매우 유리하였다. 하이드로차의 음전하를 띄는 표면에 의해 양이온성 염료는 화학 흡착을 통해 단일층으로 흡착되었다. 거대 기공 구조는 입자 내 확산에 기여하여 하이드로차의 흡착 성능을 향상시켰다. in-situ 열수탄화 공정을 통하여 셀룰로오스 나노섬유에 글루코오스 기반 하이드로차를 도입하여 수처리 분리막을 성공적으로 제조하였다. 제조된 분리막은 제조 과정에서 유속의 심각한 감소 없이 12 시간 동안 56.25 L·m -2·h-1 ·bar-1의 순수 물 유속을 보였다. in-situ 고정화를 통해 도입된 하이드로차는 셀룰로오스 나노섬유와 화학적으로 결합하여 분리막 제조 과정에서 셀룰로오스 나노섬유의 내구성을 향상시켰다. 하이드로차와 양이온성 오염물 사이의 정전기적 상호작용과 입자 내 확산으로 분리막은 높은 거부율, 선택성 및 재사용성을 보였다. 해당 연구는 전-탄수화물 기반 고성능 수처리 분리막 제조의 성공적인 전략을 제시한다.
In this study, three different saccharides(glucose, β-cyclodextrin, kraft pulp) were hydrothermally carbonized for the synthesis of hydrochar with excellent adsorption capacity, and their adsorption behaviors were studied. The morphology and chemical structure of hydrochar were greatly influenced by...
In this study, three different saccharides(glucose, β-cyclodextrin, kraft pulp) were hydrothermally carbonized for the synthesis of hydrochar with excellent adsorption capacity, and their adsorption behaviors were studied. The morphology and chemical structure of hydrochar were greatly influenced by the type of precursors. The macropores and negatively charged surface of glucose-based hydrochar were beneficial for organic pollutants adsorption. The methylene blue was adsorbed on the hydrochar surface monolayerly via chemisorption. The macropores contributed to intra-particle diffusion and improved the adsorption capacity of hydrochar.
A hydrochar-enveloped cellulose nanofiber membrane was successfully prepared via facile in-situ hydrothermal carbonization for water treatment. The prepared membrane showed the pure water flux of 52.65 L·m-2·h-1 ·bar-1 for 12 hours without a critical flux drop during the membrane fabrication. The hydrochar was chemically bonded with cellulose nanofiber and improved the durability of the membrane. Due to the electrostatic interaction and intra-particle diffusion between hydrochar and cationic contaminants, the membrane showed excellent rejection rate, selectivity, and reusability. This study provided a successful strategy for the preparation of all-carbohydrate-based high-performance water treatment membrane.
In this study, three different saccharides(glucose, β-cyclodextrin, kraft pulp) were hydrothermally carbonized for the synthesis of hydrochar with excellent adsorption capacity, and their adsorption behaviors were studied. The morphology and chemical structure of hydrochar were greatly influenced by the type of precursors. The macropores and negatively charged surface of glucose-based hydrochar were beneficial for organic pollutants adsorption. The methylene blue was adsorbed on the hydrochar surface monolayerly via chemisorption. The macropores contributed to intra-particle diffusion and improved the adsorption capacity of hydrochar.
A hydrochar-enveloped cellulose nanofiber membrane was successfully prepared via facile in-situ hydrothermal carbonization for water treatment. The prepared membrane showed the pure water flux of 52.65 L·m-2·h-1 ·bar-1 for 12 hours without a critical flux drop during the membrane fabrication. The hydrochar was chemically bonded with cellulose nanofiber and improved the durability of the membrane. Due to the electrostatic interaction and intra-particle diffusion between hydrochar and cationic contaminants, the membrane showed excellent rejection rate, selectivity, and reusability. This study provided a successful strategy for the preparation of all-carbohydrate-based high-performance water treatment membrane.
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