图书馆-报告库-中国机械工程学会表面工程分会

Invited speech仿生超浸润油水分离膜的构建及性能研究

编号：95 访问权限：Participants Only 更新：2024-04-24 22:35:10 浏览：178次收藏取消收藏

2024-05-12 14:10

20min

[J] 论坛9：生物与医学表面工程 [J-2] 论坛9下午

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摘要

日益增长的含油废水正在加速生态破坏和加剧水资源短缺。深度处理含油废水并进行资源化利用已成为国家乃至世界的重大需求，对保护生态环境和解决水资源短缺具有重要意义。受自然界沙漠甲虫“雾中集水”性能启发，构建了一种具有“水中集油”性能的ZIF-8/PAN分离膜，该膜由凸起的疏水/亲油颗粒和底层的水下超疏油材料组成。在分离水包油乳液时，凸起的疏水/亲油颗粒能够实现“水中集油”而破乳，底层的水下超疏油膜则对乳液起到筛分作用，在二者的协同作用下突破了传统水下超疏油膜分离效率和通量之间的“Trade-off”效应，在提高油水乳液分离效率的同时提升了分离通量，实现了水包油乳液甚至水包原油乳液的高效和高通量分离。在此基础上，揭示了该分离膜“捕获-聚集-分离”的强化分离机理。此外，针对膜法含油废水处理技术面临的膜污染问题，通过膜表面亲水化创建水合层防御屏障以抑制油滴对膜的污染。利用MOF颗粒插层MXene纳米片构筑多级稳定的水合层，实现了PEG/MXene@MOF复合膜抗污染性能的强化和高通量长期稳定运行。一方面，MOF颗粒优异的吸水和保水性能使膜表面和插层的水合层更加稳定，从而赋予膜优异的抗污染性能。另一方面，MOF颗粒不仅扩大了MXene纳米片的层间距，提升了渗透通量，而且插层的MOF颗粒能够对MXene纳米片起到支撑作用，避免了膜表面的高法向流速对膜层间距的挤压，实现了复合膜的长期稳定运行。该研究为抗污染性能强和运行稳定的高渗透性油水分离膜的研制提供了新思路。