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2022-05-23
顆粒在線訊：日前，海南大學(xué)化學(xué)工程與技術(shù)學(xué)院教授劉亞楠制備了一種石墨烯納米網(wǎng)（GNM）膜，實(shí)現(xiàn)了超快速、選擇性的水通量。相關(guān)研究成果近日發(fā)表于《先進(jìn)功能材料》。
與傳統(tǒng)水處理技術(shù)相比，膜技術(shù)具有諸多優(yōu)勢(shì)，包括高選擇性、低能耗、設(shè)備簡(jiǎn)單、低空間需求以及連續(xù)和自動(dòng)化操作，特別是在水乳化液分離上優(yōu)勢(shì)明顯。氧化石墨烯（GO）具有二維碳結(jié)構(gòu)和單個(gè)碳原子厚度，GO膜中最受關(guān)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，從而達(dá)到不同的分離目的，層間距在決定GO基膜分離性能方面起關(guān)鍵作用。然而，對(duì)于石墨烯組裝的膜，每個(gè)穿過膜的分子都會(huì)繞過許多石墨烯片，延長(zhǎng)了分子傳質(zhì)路徑并增加了傳質(zhì)阻力，從而降低膜的滲透性。
鑒于此，劉亞楠和英國(guó)倫敦大學(xué)學(xué)院教授Marc-Olivier Coppens受細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的啟發(fā)，通過真空輔助自組裝工藝制備出一種GNM膜。在GO納米片上構(gòu)建納米孔以增加傳質(zhì)通道數(shù)量并縮短其長(zhǎng)度，從而制備石墨烯納米網(wǎng)。結(jié)合石墨烯片和水之間的低摩擦，最終實(shí)現(xiàn)了超快速、選擇性的水通量。親水的殼聚糖用于修飾GNM以構(gòu)建水合層，從而抑制污染物接觸膜表面。因此，該GNM膜滲透通量幾乎達(dá)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(wěn)定的水包油乳液方面表現(xiàn)出優(yōu)異的防污性能，多種乳液的水通量恢復(fù)率均超過96.7%，循環(huán)3次后仍保持在95.2%以上。
相關(guān)論文信息：
https://doi.org/10.1002/adfm.202200199
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