【石墨烯納米網膜實現超快速、選擇性水通量】海南大學化學工程與技術學院教授劉亞楠制備了一種石墨烯納米網(GNM)膜,實現了超快速、選擇性的水通量。近日,他以“受細胞膜啟發的石墨烯納米網膜用於水包油乳液快速分離”為題,相關研究成果http://t.cn/A6XasBm6 發表在《先進功能材料》上。

含油廢水已成為日常生活和食品、皮革、紡織、煉鋼、石化等眾多行業的主要環境問題。與傳統的水處理技術相比,膜技術具有很多優勢,包括高選擇性、低能耗、簡單的設備和低空間需求以及連續和自動化操作,特別是對於有水乳化液的分離上優勢明顯。氧化石墨烯(GO)具有二維(2D)碳結構和單個碳原子厚度,由於其獨特的性質已成為一種流行的膜材料。現有的GO膜中,最關注的是通過在相鄰GO納米片之間插入離子、分子或納米材料來控制不同層間距達到不同的分離目的,因為層間距在決定GO基膜的分離性能方面起著關鍵作用。然而,對於石墨烯組裝的膜,每個穿過膜的分子都會繞過許多石墨烯片,這延長了分子傳質路徑增加了傳質阻力,從而降低膜的滲透性。

鑒於此,劉亞楠和英國倫敦大學學院教授Marc-Olivier Coppens受細胞膜結構(包括具有用於選擇性傳輸的親水門和用於與水低摩擦的疏水通道的水通道蛋白)的啟發,通過真空輔助自組裝工藝制備了一種石墨烯納米網(GNM)膜。在GO納米片上構建納米孔以增加傳質通道的數量並降低傳質通道長度來制備石墨烯納米網。結合石墨烯片和水之間的低摩擦,實現了超快速、選擇性的水通量。親水的殼聚糖用於修飾GNM以構建水合層,從而抑制汙染物接觸膜表面。因此,該石墨烯納米網膜的滲透通量幾乎達到4000 L m-2 h-1 bar-1,約為GO膜滲透通量的260倍。該膜在分離多種表面活性劑穩定的水包油乳液方面表現出優異的防汙性能,多種乳液的水通量恢復率均超過96.7%,循環3次後仍保持在95.2%以上。http://t.cn/A6XasBmi

更多學習動態

全站最新消息

d