journal article·2024-09Open access

Electro‐Conductive Ti3C2 MXene Multilayered Membranes: Dye Removal and Antifouling Performance

Zahra Zandi, Masoud Rastgar, Mojtaba Mohseni, Mostafa Dadashi Firouzjaei, Waralee Dilokekunakul, Babak Anasori, Chad D. Vecitis, Robert Keller, Matthias Wessling, Mark Elliott, Ahmad Rahimpour, Mohtada Sadrzadeh

Advanced Functional Materials· Volume 34· Issue 36

Abstract

Abstract This work describes the fabrication of a novel electroconductive membrane made of Ti3C2Tx (MXene) nanosheet coating through a one‐step pressure‐assisted technique. Ti3C2‐MXene is firmly attached over a polyamide–imide (PAI) microfilter by employing a binder composed of carboxymethyl cellulose (CMC)/glutaraldehyde (GA). Through coating a proper amount of multilayer Ti3C2‐MXene, the electrical conductivity of 174 ± 0.16 S m−1 is achieved. The rejection rates of reactive red 120 (RR120), reactive black (RB), and methyl orange (MO) by the pristine PAI membrane are 45.2%, 40.81%, and 33.65%, respectively. However, rejection rates significantly improve with the Ti3C2 MXene coating to over 99.71%, 97.95%, and 68.91% for RR120, RB, and MO. Applying a 4 V cathodic potential resulted in a flux recovery ratio (FRR) of 99.83% and a flux decline rate (FDR) of less than 1% during humic acid (HA) filtration. Without applying voltage, the MXene‐coated membrane shows an FRR and FDR of 92.51% and 45.56%, respectively. Surface energy analysis reveals strong repulsive interactions between foulants and the membrane surface. Moreover, the surface free energy indicates that foulants such as sodium alginate (SA) and bovine serum albumin (BSA) exhibit stronger adhesion to the membrane than HA, consistent with the fouling experiment results.
Source: crossref · Quality: baseline

Research context

OpenAlex topics: MXene and MAX Phase Materials · Membrane Separation Technologies · Graphene research and applications

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

Department of Mechanical Engineering 10‐241 Donadeo Innovation Center for Engineering, Advanced Water Research Lab (AWRL) University of Alberta Edmonton AB T6G 1H9 Canada

Chemical Process Engineering AVT.CVT RWTH Aachen University Forckenbeckstraße 51 52074 Aachen Germany

Department of Civil, Construction, and Environmental Engineering University of Alabama Tuscaloosa AL 35487 USA

Department of Mechanical and Energy Engineering, Integrated Nanosystems Development Institute Indiana University‐Purdue University Indianapolis Indianapolis IN 46202 USA

School of Mechanical Engineering Purdue University West Lafayette IN 47907 USA

Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences Harvard University Cambridge MS 02138 USA

DWI – Leibniz‐Institute for Interactive Materials Forckenbeckstraße 50 52074 Aachen Germany

Funding

Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada · Canada's Oil Sands Innovation Alliance

References (100+)

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