超薄耐用膜开发的高性能油水分离

时间:2020-01-14 19:02 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

超薄耐用膜开发的高性能油水分离

由日本神户大学薄膜技术研究中心的松山英人教授和富久义冈教授领导的研究人员已经成功地研制出了一种超薄薄膜,这种薄膜采用了一种防臭的二氧化硅表面处理技术,用于高效地分离油水。

此外,这种膜被证明是万能的;它能够把水从各种不同的油性物质中分离出来。

这些结果于2019年10月3日在线发表在《材料化学学报A》上。

介绍

发展水油分离技术对处理各种工业引起的溢油和水污染至关重要。到2025年,预计世界上三分之二的人口将无法获得足够的清洁用水。因此,对油性乳状液进行过滤从而增加可用清洁水的技术开发越来越受到重视。

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与传统的离心、化学混凝等净化方法相比,膜分离被认为是一种低成本、节能的替代方法。虽然这一技术已经得到了很大的发展,但大多数膜都存在污染问题,油滴被不可逆地吸收到表面上。这导致膜孔堵塞,随后降低其寿命和效率。

减轻污染问题的一种方法是在膜上增加表面处理。但该方法在许多实验中都遇到了原有表面结构的变化,以及强酸、碱、盐溶液处理后的表面层劣化等问题。这些问题限制了这种膜在废水处理的恶劣条件下的实际应用。

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研究方法

在这项研究中,研究人员成功地开发膜组成的多孔聚酮(PK)支持10纳米厚的硅层应用于顶面(图1)。这是一个在PK纤维形成的二氧化硅层使用静电吸引,带负电荷的硅是吸引带正电的PK。

PK膜孔隙大,孔隙率高,透水率高。硅化过程——在PK原纤维上添加二氧化硅——提供了一种强大的防油涂层,以保护表面改性膜免受污染问题。

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这种膜的另一个优点是,它不需要大的压力应用,以实现高的水渗透。即使当水位低至10cm(压力约为10cm)时,膜也表现出重力对水的渗透。0.01 atm)是利用。此外,研制出的膜能够排斥99.9%的油滴,包括那些10纳米大小的油滴。该膜面积为1m2,在1atm的压力下,6000升废水可在一小时内处理完毕。它也被证明是有效的分离水从各种不同的油性乳剂(图2)。

如前所述,silification提供了一个强大的防油涂层。通过实验对膜进行测试与污垢的耐用性,这是发现石油并没有成为吸附在油滴的表面,可以很容易地清洗掉(图3)。这个薄膜表现出极大的宽容与各种酸性、碱性、溶剂和盐的解决方案。

结论

本课题组研制的超薄膜除具有良好的防污性能外,还能有效地分离油性乳状液中的水分。在对抗水污染和清洁水短缺的斗争中,乳剂分离技术是必不可少的。希望这一进展能用于工业废水的处理。

参考文献:“采用静电引力策略开发的超薄原位硅化层,用于超高性能油水乳液分离”作者张磊、林玉清、吴浩臣、梁成、孙玉臣、Yasui智木、杨哲、王胜耀、Yoshiokaa智久和松山英人,2019年10月3日,材料化学A刊。

DOI: 10.1039 / C9TA07988B

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