浙江師大林紅軍課題組在高性能分離膜研究領域取得新進展

2020-09-19 小材科研

近日，膜技術領域頂級期刊Journal of Membrane Science (SCI一區)接連發表了浙師大地環學院林紅軍教授課題組兩篇分別題為「Plant polyphenol intermediated metal-organic framework (MOF) membranes for efficient desalination」和「A novel strategy based on magnetic field assisted preparation of magnetic and photocatalytic membranes with improved performance」的研究論文，該研究對於發展高性能分離膜具有重要意義。

金屬有機骨架（MOFs）材料作為一種有序多孔晶態材料在膜分離領域展現了巨大的應用潛力。表面惰性的基膜無法為MOFs異相成核提供足夠的結合位點，往往會導致異相成核密度低，MOFs膜中產生明顯的晶粒間隙缺陷，降低膜的選擇性。

針對上述問題，課題組創新性地提出利用植物多酚單寧酸（TA）塗層作為過渡層合成MOFs膜的策略，並成功製備獲得了無明顯晶粒間隙的ZIF-8膜。納濾測試表明，該膜的滲透性和選擇性均大幅優於沒有TA作為過渡層的對照膜，純水通量達到3.6 L m−2  h−1 bar−1，對Na2SO4截留率達到92.2%。

論文要點：1、採用單寧酸層作為ZIF-8膜的中間層；2、單寧酸層能增加ZIF-8異質成核；3、合成了一種均勻且相互生長的ZIF-8膜；4、單寧酸改性增強了溶液的滲透性和抗鹽性；5、它是少數具有二價離子排斥性高於90%的MOFs膜之一。

膜汙染問題是膜技術領域急待解決的優先課題，製備抗汙染膜是解決這一問題的重要途徑。針對一般有機超濾膜抗汙染性較差的問題，課題組發展了如下共混改性的製備策略，即首先通過原位還原反應製備磁性Ni-ZnO顆粒（NZPs），並將之與聚偏氟乙烯（PVDF）鑄膜液共混鋪展，然後通過磁力作用將NZPs吸引到聚偏二氟乙烯（PVDF）膜表面後相分離制膜。與初始的PVDF膜相比，PVDF-NZPs複合膜表現出磁性、光催化性能和更優異的抗汙染性能。

論文要點：1、提出了一種製備磁性光催化膜的新方法；2、採用原位還原反應製備了磁性NZPs網絡；3、PVDF-NZPs膜具有良好的磁性、光催化性能和防汙性能；4、PVDF-NZPs膜具有較高的純水通量和較高的通量回收率；5、增強的親水性和光催化性能提高了膜的性能。

林紅軍課題組的申利國博士和徐豔超博士分別為兩篇論文的通訊和第一作者，林紅軍教授為聯合通訊作者。該成果得到國家自然科學基金和浙江省「萬人計劃」人才項目的資助。林紅軍課題組近年來在膜法水處理領域進行了大量深入研究，發表了100多篇國際公認頂級或重要期刊論文，被引用7600餘次（Google）。

來源：浙江師範大學、新材料資訊

原文連結：

https://doi.org/10.1016/j.memsci.2020.118726

https://doi.org/10.1016/j.memsci.2020.118378

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