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    哈工大邵路 ACS Nano:超高滲透系數和分離效率!可規?;杷崿F超快速水-油分離
    來源:材料牛 | 作者:tjyunfan | 發布時間: 2021-03-04 | 9408 次瀏覽 | 分享到:

    哈工大邵路 ACS Nano:超高滲透系數和分離效率!可規?;杷崿F超快速水-油分離


    【背景介紹】

    每年排放含油廢水和乳化油會造成巨大的經濟損失,并危害生態環境。然而,由于常規分離技術不足以分離小于5 μm的乳化液滴,因此油-水乳液的分離仍然面臨巨大的挑戰。超潤濕材料具有自清潔、防污和節能流體輸送等特殊性能,因此在乳化油-水分離中引起了極大的關注。但是,超疏水膜表現出極高的憎水性,同時有利于油通過,顯示出分離油包水乳液的強大前景。此外,由于水滴與低表面能膜之間的內在排斥作用,超疏水表面也可以賦予膜優異的防污性能。一般而言,通過用低表面能材料構建微米級的分層表面來設計表面超疏水性。

    【成果簡介】

    近日,哈爾濱工業大學邵路教授(通訊作者)等人報道了一種簡便的方法,通過以聚偏氟乙烯(PVDF)溶液作為腔內溶液,活性含硅單體作為外部溶液,利用同軸靜電紡絲技術制備出具有分層化學結構和微納米級形貌的超疏水納米纖維膜(PVDF-co-PDMS-AS)。在同軸電紡絲制備過程中,聚二甲硅氧烷(PDMS)溶液和PVDF溶液可能在噴絲頭中相互擴散。需注意的是,由于針的長度僅為約3 cm,幾乎不能均勻地混合溶液,從而導致軸向濃度梯度。當從進料中噴出溶液時,溶液可能發生相轉化,PDMS單體可能同時彼此交聯。由于聚合物溶質粘度(PDMS和PVDF)和助溶劑蒸發速率(THF和DMF)的差異,作者制備了包埋微球結構的的納米纖維選擇性層,同時對膜的潤濕性、形態和表面化學進行了表征。此外,作者以正辛烷水乳液和甲苯水乳液為代表,研究了納米纖維膜對油包水乳液的分離性能。所制備的膜顯示出了超疏水性和優異的親油性。將上述復合結構作為選擇層與另一個PVDF電紡纖維支撐層結合在一起,形成不對稱的復合膜,進一步降低了傳質阻力。因此,具有精細定制的膜結構和表面性能,該膜表現出了超快的滲透性,用于分離水-正辛烷乳液溶液的滲透系數為17331 L m-2 h-1 bar-1、水-甲苯乳液溶液的滲透系數為35751 L m-2 h-1 bar-1。結果表明,該復合膜可以有效去除150 nm以上的水滴,分離效率更是高達99.6%,并且在20次循環后仍具有出色的性能,顯示出在油包水乳液分離方面的強大前景。該工作成果以題為“Constructing Scalable Superhydrophobic Membranes for Ultrafast Water-Oil Separation”發表在著名期刊ACS Nano上。


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