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​海南大学化学工程与技术学院刘亚楠教授在国际顶级期刊《Advanced Functional Materilas》(IF=18.808)上发表最新研究成果:受细胞膜启发的石墨烯纳米网膜用于水包油乳液快速分离
2022年05月12日 11:22   点击:


随着工业化进程的加快和全球人口的持续增长,淡水资源严重短缺已日趋严重。含油废水已成为日常生活和食品、皮革、纺织、炼钢、石化等众多行业的主要环境问题。与传统的水处理技术相比,膜技术具有很多优势,包括高选择性、低能耗、简单的设备和低空间需求以及连续和自动化操作,特别是对于有水乳化液的分离上优势明显。氧化石墨烯(GO)具有二维(2D)碳结构和单个碳原子厚度,由于其独特的性质已成为一种流行的膜材料。现有的GO膜中,最关注的是通过在相邻GO纳米片之间插入离子、分子或纳米材料来控制不同层间距达到不同的分离目的,因为层间距在决定GO基膜的分离性能方面起着关键作用。然而,对于石墨烯组装的膜,每个穿过膜的分子都会绕过许多石墨烯片,这延长了分子传质路径增加了传质阻力,从而降低膜的渗透性。

鉴于此,海南大学刘亚楠教授和英国伦敦大学学院(UCLMarc-Olivier Coppens教授受细胞膜结构(包括具有用于选择性传输的亲水门和用于与水低摩擦的疏水通道的水通道蛋白)的启发,通过真空辅助自组装工艺制备造了一种石墨烯纳米网(GNM)膜。在GO纳米片上构建纳米孔以增加传质通道的数量并降低传质通道长度来制备石墨烯纳米网。结合石墨烯片和水之间的低摩擦,实现了超快速、选择性的水通量。亲水的壳聚糖用于修饰GNM以构建水合层,从而抑制污染物接触膜表面。因此,该石墨烯纳米网膜的渗透通量几乎达到4000 L m-2 h-1 bar-1,约为GO膜渗透通量的260倍。该膜在分离多种表面活性剂稳定的水包油乳液方面表现出优异的防污性能,多种乳液的水通量恢复率均超过96.7%,循环3次后仍保持在95.2%以上。相关工作以“Cell Membrane-Inspired Graphene Nanomesh Membrane for Fast Separation of Oil-in-Water Emulsions”为题发表在国际顶级期刊《Advanced Functional Materilas》上


刘亚楠,海南大学化学工程与技术学院,高聘教授,姜忠义膜科学与膜技术团队核心骨干。一直从事高性能分离膜的制备及应用研究,在Chem. Soc. Rev., Adv. Funct. Mater.等期刊发表论文40余篇,论文共被Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater., Ind. Eng. Chem. Res.化学化工SCI期刊引用2700 余次,H因子25。获得授权发明专利4项,参与国家重点研发计划等项目4项。受邀为iScience, Chem. Eng. Process.等期刊审稿人。

论文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.202200199


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