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材料学院董立峰教授团队在海水淡化反渗透膜研究领域取得进展
作者:材料学院  来源:材料学院  编辑:王文艳   点击:[] 日期:2020年07月30日

目前,全球海水淡化日产量已达到6530万吨左右,解决了2亿多人的饮水问题。此外,全球直接利用海水作为工业冷却水的总量每年约7000亿立方米左右,替代了大量宝贵的淡水资源。膜技术应用于海水淡化是从上个世纪70年代开始的,此后逐渐得到了大规模应用。现在膜法海水淡化已经占领了淡化水60%以上的市场。反渗透膜分离技术已成为海水和苦咸水淡化最经济的技术,其以投资小、能耗低、成本低、建造周期短等优势逐步占据国际市场的上风。但是其操作压力高,通量小,耐氯性差也成为制约其发展的主要瓶颈。近日,我校材料科学与工程学院董立峰教授和于立岩教授在提高聚酰胺薄层复合反渗透膜的耐氯和渗透性能方面进行了深入研究,并取得阶段性进展。以青岛科技大学为第一通讯单位,在一区期刊Desalination(影响因子7.098)发表论文两篇。

其中一篇题为“Chemical grafting N-GOQD of polyamide reverse osmosis membrane with improved chlorine resistance, water flux and NaCl rejection”(2020, 479, 114341.https://doi.org/10.1016/j.desal.2020.114341)。在这项研究中,使用了氮掺杂氧化石墨烯量子点(N-GOQD),其优异的耐氯性能大幅提升聚酰胺反渗透膜表面的耐氯性,且其耐氯性可通过改变接枝条件进行优化。与氧化石墨烯量子点相比,N-GOQD具有更多的-NH2和极性基团,能够明显改善反渗透膜表面的电荷性,增加膜的水通量及NaCl截留率。材料学院邵斐斐老师和硕士生仪展为该论文的共同第一作者。

另一篇题为“Doping MIL-101(Cr)@GO in polyamide nanocomposite membranes with improved water flux ” (2020, 492, 114601. https://doi.org/10.1016/j.desal.2020.114601)。在该项研究中通过界面聚合的方法制备了一种MIL-101(Cr)@GO纳米复合聚酰胺反渗透膜,为反渗透膜性能改善提供了一种新思路。该复合材料结合利用了氧化石墨烯片层间的水分子输运通道和金属有机框架MIL-101(Cr)的孔笼结构所形成的水通道,进而形成了三维多级纳米通道;并采用界面聚合的方法制备了具有多级水分子传输孔道的MIL-101(Cr)@GO纳米复合聚酰胺反渗透膜,为水分子的输送提供了新的可控自由度。该工作揭示了添加多孔材料可以有效为水分子输运提供更多的通道从而改善膜性能的传输机理,当选择多孔材料来修饰复合膜时,将高性能二维材料包裹在其外层上能够对膜性能够产生协同作用。材料学院宋娜博士为该论文第一作者。

以上工作得到了国家自然科学基金、山东省自然科学基金、青岛市科技发展计划、青岛科技大学崂山学者等项目的资助。

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