我校区在耐溶剂纳滤膜研究方面取得突破
[ 作者:海洋学院 来源:海洋学院 浏览:342 录入时间:2020年04月02日 ]

近日,中欧膜技术研究院副院长、海洋科学与技术学院张瑛洁教授与校内教师合作在耐溶剂纳滤膜研究上取得重要突破,成果以“Polyelectrolyte Grafted MOFs Enable Conjugated Membranes for Molecular Separations in Dual Solvent Systems”(聚电解质接枝金属有机框架实现共轭膜双溶剂体系超快分子分离)为标题在线发表在《Cell Reports Physical Science》(细胞报告物理科学)。《Cell Reports Physical Science》是Cell出版社新近推出的重要期刊,期刊定位为顶级综合性期刊。该期刊影响因子预计2023年公布。我校区青年教师程喜全与硕士生黄军辉为该论文共同第一作者。

随着制漆、食品、医药、化工以及造纸印刷等行业的兴起,大量的有机溶剂被使用,其排放不仅污染环境有害健康,更重要的是造成大量经济损失,有机溶剂回收将有利于实现可持续发展。膜分离过程是一种绿色过程,由于在分离过程中流体不会发生相变,可以显著降低能耗。此外,膜分离过程还有分离效率高、几乎无二次污染以及操作简单等优势。其中,有机溶剂纳滤(OSN)是膜分离过程的重要组成部分,其显著特点就是能够在有机溶剂中稳定存在,因此,非常适用于从有机溶剂中分离小活性分子。然而,对极性和非极性溶剂的低渗透速率限制了耐溶剂纳滤膜在溶剂回收方面的广泛应用。

张瑛洁课题组长期从事分离膜方面的研究,在纳滤膜、亲/疏水膜、无机膜及催化膜等方面取得了丰硕的研究成果。该成果通过对材料物理化学结构合理设计,采用接枝聚甲基丙烯酸钠的金属有机框架(UiO-66-SPA)化合物,经过简单的原位聚合方法,在耐溶剂聚吡咯(PPy)共轭复合膜的自聚合过程中引入UiO-66-SPA,制备出了新型双亲性高通量共轭纳米多孔膜。该共轭纳米多孔分离膜是由聚甲基丙烯酸钠接枝的UiO-66和PPy相互缠绕穿插构成。

据张瑛洁教授介绍,UiO-66-SPA中-COO--COOH基团以及PPy中的氢键和共轭效应促进膜对极性和非极性溶剂的亲和性,UiO-66-SPA的多孔性为溶剂提供额外的通道,从而突破传统膜材料在维持高选择性下难以实现极性和非极性溶剂均快速回收的瓶颈。该共轭纳米多孔分离膜制备方法简单,新型膜材料具有优异的稳定性,有望与目前的工业化生产过程匹配。该成果的研究思路为先进膜材料开发及其在环境能源等领域的应用建立了高效的设计平台。

该论文由校区青年教师程喜全博士与硕士生黄军辉共同完成。程喜全博士长期从事高性能分离膜材料的研发及应用研究工作,在 Progress in Materials Science,ChemSusChem,Journal of Membrane Science等顶级期刊发表SCI文章20余篇,其中包括ESI(前0.1%)热点文章1篇,ESI高引文章(前1%)文5篇,Sci h-index (高因子)=15,SCI引用980余次。海洋学院

论文链接:https://doi.org/10.1016/j.xcrp.2020.100034  




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