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会员动态 苏州纳米所朱玉长/范德堡大学林士弘/苏大靳健《自然•通讯》:电驱动渗透机制实现聚酰胺纳滤膜孔径在线精准调控
苏州纳米所朱玉长/范德堡大学林士弘/苏大靳健《自然•通讯》:电驱动渗透机制实现聚酰胺纳滤膜孔径在线精准调控
  发布日期:2023-05-10

薄膜复合聚酰胺纳滤膜由于能够选择性的去除二价或多价盐离子和有毒有害的有机微污染物,因而在地表水脱盐、水质软化、环境治理以及盐湖提锂等方面具有重要的应用,是保障饮用水安全、水生态生物安全以及国家能源战略资源安全的核心材料。聚酰胺纳滤膜的分离机制主要基于孔径筛分(size sieving)和道南电荷排斥(Donnan exclusion)二者的协同耦合作用。但是,无论是小分子分离还是离子分离,聚酰胺纳滤膜孔对于分离过程均具有重要的影响,甚至起到了主导性的作用,精准调控聚酰胺膜的孔径是实现高精度离子和分子分离的关键。然而,单纯通过控制成膜反应过程,实现膜孔径在埃级尺度上的精准调控是比较困难。而且膜的孔径一般认为在成膜后是固定不变的,难以实现尺寸差异较小的多组分混合溶质体系的全分离。

为了实现不同尺寸溶质的高选择性分离,精准调控膜的孔径,中科院苏州纳米所朱玉长副研究员和美国范德堡大学林士弘教授、苏州大学靳健教授合作,报道了一种基于电驱动渗透机制实现聚酰胺纳滤膜孔径在线精准的新策略。作者设计了一种聚酰胺/碳纳米管复合分离膜(CNTs-PA),内嵌结构的碳纳米管赋予了聚酰胺膜优异的导电性。利用CNTs-PA膜作为工作电极,电解质溶液中阳离子在电场的驱动下被吸附到CNTs-PA膜表面进而在膜孔内部聚集浓缩。膜孔内外的离子浓度差导致膜发生溶胀,进而增大膜孔。通过调节电压以及电解质溶液的浓度,即可实现膜孔在线精准调控,调控精度可以达到亚埃级。相关工作近期发表在《Nature Communications》上。

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