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过程工程所在卷式静电纺丝纳米纤维膜研究方面取得进展
2017-09-30 |     【关闭窗口】
    

  静电纺丝是一种制备纳米纤维的重要手段,在空气净化电池隔膜和生物医学方面有重要应用。近十年来,人们尝试以这种技术制备水过滤膜,主要目标为大通量小阻力的微滤或超滤膜。与传统的膜技术相比,静电纺丝所制备的纳米纤维结构的膜具有孔径可控、孔隙率高、孔的连通性好以及通量大的优点。此外,将具有特定配基材料制备成的静电纺丝纤维膜在兼具常规过滤分离的特点外,还具有亲和膜的性质。如果将其用于饮用水的过滤净化,不仅可以拦截水中的小颗粒、悬浮物、细菌等,还可以有效去除对人体有害的微量重金属离子,在某种程度上有望同时替代传统的纳滤和纳滤预处理的微滤技术,对提高饮用水处理的简洁性和安全性具有重要意义。 

  然而如何通过选择合适的原材料,使用绿色溶剂进行安全的静电纺丝,并通过改进材料的组成或者结构来提高静电纺丝纳米纤维亲和膜的性能,并设计相应的应用器件以便于应用,是当前静电纺丝制膜研发的极大挑战。针对这样的问题,杨传芳研究员的课题组几年前开始着手研究,以醋酸为溶剂,选择分子链中含有大量羟基和氨基基团的生物高分子壳聚糖为原料,采用针头式静电纺丝的方法首先成功制备了平均直径为75 nm的壳聚糖纳米纤维,进一步将这种纤维直接沉积在大孔的PET聚酯无纺布上使其具有足够大的机械强度,然后将该膜制备成卷式膜组件,用于饮用水中微量Cr(VI)离子的去除。与平板叠式亲和膜相比,这种卷式膜的面体比大大增加,堆积密度增大,有利于实际应用。与商品化的纳滤膜相比,该卷式亲和膜不仅在重金属离子截留率和操作便利性方面有明显的优势,而且其能量消耗极小,是现有商业化膜分离技术手段的一种重要补充。 

  该研究得到了国家千人计划专项基金国家自然科学基金(21506222)和中国科学院绿色过程与工程重点实验室青年基金(LGPE2016YF03)的支持。相关成果发表在Journal of Membrane Science 2017, 544, 333-341)上。 

    

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