TiO2纳米棒同轴包裹的干喷湿纺PVDF中空纤维膜，用于大肠杆菌污染水的净化应用

《Polymer Engineering & Science》：TiO2 Nanorod Entrapped Coaxially Dry Jet Wet Spun PVDF Hollow Fiber Membranes for E. coli Contaminated–Water Purification Applications

纳米材料泄漏控制技术及大肠杆菌过滤性能研究，采用碱性水热反应与超声破碎法制备各向异性TiO?纳米线与纳米棒，通过PVDF空心纤维膜封装有效限制纳米材料泄漏。实验显示封装纳米棒的膜纯水通量68.7 L·m?2·h?1，对BSA和E. coli的 rejection率分别达84.9%和97.3%，泄漏量1.9 ppm低于120 ppm毒性阈值。

　　

摘要

尽管二氧化钛（TiO₂）纳米颗粒（NPs）具有生物相容性和抗菌性能，但由于其尺寸小且形状各向同性，它们仍可能从基于聚合物的纳米复合膜中泄漏到过滤水中。为了解决这一问题，本研究探讨了使用各向异性TiO₂纳米材料，包括高长径比纳米线（NWs）和低长径比纳米棒（NRs），这些材料通过可扩展的碱性水热反应和快速超声破碎法制备。在工业同轴干喷湿法纺丝过程中，将这些纳米材料固定在聚偏二氟乙烯（PVDF）中空纤维膜（HFMs）的有效过滤表面上，以限制泄漏。通过光学密度（OD）、MTT检测以及使用UVA光源的交叉流过滤装置中的菌落形成单位（CFU）计数来评估这些膜去除大肠杆菌（E. coli）的性能。含有TiO₂ NRs的HFM表现出68.7?L?m^?2?h^?1的纯水通量（PWF），对牛血清白蛋白（BSA）的截留率为84.9%，对活的大肠杆菌的去除率为97.3%。值得注意的是，TiO₂纳米材料的泄漏量仅为1.9?ppm，远低于120?ppm的毒性阈值。