中科院城市環境所二維納米複合中空纖維超濾膜取得新進展

2020-11-29 全國能源信息平臺

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北極星水處理網訊:膜分離技術具有操作簡單、能耗低、無二次汙染等優點，其應用領域不斷拓展。目前膜分離技術，尤其是超濾技術，由於其靈活性、性價比高、效率高、環境友好等優點，在汙水處理、水淨化、蛋白質濃縮、酶縮、酶提取等多個領域得到廣泛應。然而傳統高分子聚合物中空纖維超濾膜在使用過程中由於機械性能低、水通量小、親水性差、抗汙染性能等缺點限制其廣泛應用。為減少成本，增強膜的耐汙染性，延長膜的使用壽命，製備具有高親水性，高抗汙染性能的中空纖維超濾膜是關鍵所在。

近年來，大多數研究熱點都集中於通過引入無機二維（2D）納米材料來改善膜的性能。典型的二維納米材料，如氧化石墨烯（GO）納米材料及其衍生物，由於其高縱橫比、低密度、良好的力學性能和提供額外水通道的能力，在膜分離領域顯示出廣闊的應用前景。

基於此，中國科學院城市環境研究所膜科學與技術研究組（張凱松研究團隊）通過酸處理、氧化和超聲過程進一步功能化二硫化鉬二維納米片層材料，製備高親水性改性劑氧化二硫化鉬（O-MoS2），並作為改性劑共混在鑄膜液中製備了PMIA/O-MoS2複合中空纖維超濾膜，在不降低截留率的情況下提高膜的滲透性能和抗汙染能力。

實驗結果表明：與原始的MoS2相比，O-MoS2的Zeta電位更低，親水性更好；隨著O-MoS2的加入，提高了複合中空纖維膜表面的Zeta電位，PMIA中空纖維超濾膜表面親水性增強（接觸角從72.9°下降到55.3°），說明O-MoS2與PMIA中空纖維複合膜表面親水性、電負性的增強直接相關；O-MoS2的添加量為0.20 wt.% O-MoS2時，複合膜的PWF最高（209.0L· m-2· h-1），比原始PMIA膜（158.3L· m-2· h-1）高31.6 %，而截留率基本不變；同時隨著鑄膜液內O-MoS2含量的增加，複合膜表面的耐汙染性能顯著增強。

張凱松研究組以Enhanced performance of poly(m-phenylene isophthalae) (PMIA) composite hollow fiber ultrafiltration membranes by O-MoS2nanosheets modification發表於國際期刊Desalination and water treatment, 166 (2019) 245-258。博士生薑欽亮為第一作者，張凱松研究員為通訊作者。該研究得到了中國科學院前沿科學與教育局項目(QYZDB-SSW-DQC044)與中國科學院國際合作局項目(132C35KYSB20160018)資助。

原標題:城市環境所在二維納米複合中空纖維超濾膜領域取得新進展

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