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邵路课题组在“绿色”化构筑高效离子/分子分离膜研究取得突破

发布时间:2020-03-23浏览次数:10来源:新葡萄京娱乐场

新葡萄京娱乐场教授、英国皇家化学会会士、城市水资源与水环境国家重点实验室成员邵路课题组在“绿色”化构筑高效离子/分子分离膜研究取得重要突破,成果强韧天然物质界面纳米复合实现超快精密分子分离在线发表在《今日材料》(《Materials Today》)。《今日材料》是国际顶级期刊。我校为该论文通讯单位、第一单位,该论文第一作者为博士生张艳秋。

水体中重金属离子与染料分子的去除对于生产饮用水和工业用水至关重要,但是基于蒸馏的纯化和分离方法需要消耗大量能源,而且不可避免地产生大量固体废弃物。近些年,低能耗的膜分离技术逐渐替代了传统的蒸馏技术。然而聚合物膜的合成需要以化石燃料为原材料,不利于膜分离技术的环境友好性。界面聚合反应提供了一种潜在的可拓展的解决方案,但是大多数天然材料由于其低化学稳定性和低分离性能导致在膜分离过程中并不适用。因此,迫切需要开发可在膜清洁过程中应用的天然材料。

邵路课题组长期致力于分离膜合成制备研究,力图突破分离膜领域长期存在的“限域效应”瓶颈问题,实现高效、低能耗膜分离过程。该成果选取自然界分布最广且最为重要的单糖葡萄糖作为多羟基醛协同界面反应构筑葡萄糖/三甲酰氯(TMC/多巴胺(PDA/纳米材料一体化绿色选择层,构建新界面反应平台合成制备超稳定高效分子/离子分离膜。获得纳滤膜在水及强有机溶剂体系(如二甲基亚砜;DMF)都有优异的稳定性和高效脱盐/去除小分子染料性能。该研究结果为先进膜材料开发及其在环境能源等领域的广泛应用建立了新的设计平台,大力推动自然资源在绿色分离膜构筑上的前瞻性探索。

该研究成果受到国外媒体的关注,并进行了追踪报道:https://www.materialstoday.com/polymers-soft-materials/news/naturally-inspired-green-membranes-clean-up/

据邵路教授介绍,添加Zr-MOF纳米多孔材料后,由于其特殊的孔隙率,极大地增强了液体在选择层的渗透;通过葡萄糖与TMCPDA之间形成共价键使复合膜具有非凡的稳定性;同时葡萄糖分子可以改善分离层的亲水性、调节表面电荷,从而提高分离性能。特殊界面反应形成的超薄纳米复合选择层可快速、高效、低压(低能耗)地分离水体和有机溶剂体系中的污染物。这种新型“绿色”复合膜可广泛应用于从传统水处理到高端制药、石油化工等众多领域

论文链接:https://doi.org/10.1016/j.mattod.2020.02.002


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