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材料學院董立峯教授團隊在海水淡化反滲透膜研究領域取得進展
作者:材料學院  來源:材料學院  編輯:王文豔   點擊:[] 日期:2020年07月30日

目前,全球海水淡化日產量已達到6530萬噸左右,解決了2億多人的飲水問題。此外,全球直接利用海水作為工業冷卻水的總量每年約7000億立方米左右,替代了大量寶貴的淡水資源。膜技術應用於海水淡化是從上個世紀70年代開始的,此後逐漸得到了大規模應用。現在膜法海水淡化已經佔領了淡化水60%以上的市場。反滲透膜分離技術已成為海水和苦鹹水淡化最經濟的技術,其以投資小、能耗低、成本低、建造週期短等優勢逐步佔據國際市場的上風。但是其操作壓力高,通量小,耐氯性差也成為制約其發展的主要瓶頸。近日,我校材料科學與工程學院董立峯教授和於立巖教授在提高聚酰胺薄層複合反滲透膜的耐氯和滲透性能方面進行了深入研究,並取得階段性進展。以青島科技大學為第一通訊單位,在一區期刊Desalination(影響因子7.098)發表論文兩篇。

其中一篇題為“Chemical grafting N-GOQD of polyamide reverse osmosis membrane with improved chlorine resistance, water flux and NaCl rejection”(2020, 479, 114341.//doi.org/10.1016/j.desal.2020.114341)。在這項研究中,使用了氮摻雜氧化石墨烯量子點(N-GOQD),其優異的耐氯性能大幅提升聚酰胺反滲透膜表面的耐氯性,且其耐氯性可通過改變接枝條件進行優化。與氧化石墨烯量子點相比,N-GOQD具有更多的-NH2和極性基團,能夠明顯改善反滲透膜表面的電荷性,增加膜的水通量及NaCl截留率。材料學院邵斐斐老師和碩士生儀展為該論文的共同第一作者。

另一篇題為“Doping MIL-101(Cr)@GO in polyamide nanocomposite membranes with improved water flux ” (2020, 492, 114601. //doi.org/10.1016/j.desal.2020.114601)。在該項研究中通過界面聚合的方法制備了一種MIL-101(Cr)@GO納米複合聚酰胺反滲透膜,為反滲透膜性能改善提供了一種新思路。該複合材料結合利用了氧化石墨烯片層間的水分子輸運通道和金屬有機框架MIL-101(Cr)的孔籠結構所形成的水通道,進而形成了三維多級納米通道;並採用界面聚合的方法制備了具有多級水分子傳輸孔道的MIL-101(Cr)@GO納米複合聚酰胺反滲透膜,為水分子的輸送提供了新的可控自由度。該工作揭示了添加多孔材料可以有效為水分子輸運提供更多的通道從而改善膜性能的傳輸機理,當選擇多孔材料來修飾複合膜時,將高性能二維材料包裹在其外層上能夠對膜性能夠產生協同作用。材料學院宋娜博士為該論文第一作者。

以上工作得到了國家自然科學基金、山東省自然科學基金、青島市科技發展計劃、青島科技大學嶗山學者等項目的資助。

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