石油泄漏是一個(gè)全球性的環(huán)境問題，并且頻繁發(fā)生，造成石油資源的浪費(fèi)，甚至威脅到海洋生物和人類安全。由于單向運(yùn)輸性能，“油二極管”Janus膜在油水分離方面引起了廣泛關(guān)注。因此，構(gòu)筑具有“油二極管”Janus膜是非常有必要的，其為高效快速油水分離及回收提供思路。
近日，城市水資源與水環(huán)境國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室成員、哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）程喜全副教授研究團(tuán)隊(duì)提出一種銅網(wǎng)疏水改性加靜電紡絲策略，該項(xiàng)策略在超疏水銅網(wǎng)上靜電紡絲一層超親水聚乳酸薄膜，通過控制疏水改性的正十六硫醇濃度和靜電紡絲時(shí)間，制備出環(huán)境友好的“油二極管”Janus膜，并對正辛烷油柱展現(xiàn)出12 kPa抗油柱壓力和對含有表面活性劑的穩(wěn)定的正辛烷油包水乳液展現(xiàn)出優(yōu)異的分離性能。該工作以“Constructing Environmental-friendly “Oil-diode” Janus Membrane for Oil/Water Separation”為主題發(fā)表在《ACS Nano》上。文章第一作者兼通訊作者為哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）程喜全副教授，共同通訊作者為歐洲膜學(xué)會名譽(yù)主席Enrico Drioli。哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）碩士研究生葉燕燕為第二作者。
圖1 （A）PEA與PEGDGE的反應(yīng)過程；（B）膜制備過程及其特點(diǎn)；（C）膜的單通道及油水混合液分離性能。
作者在文章中闡述了HO膜、HI膜、HI/HO膜以及HO/HI膜對于柴油的滲透機(jī)制。通過控制正十六硫醇濃度，制備得到表面含有部分凸起親水結(jié)構(gòu)的超疏水銅網(wǎng)，同時(shí)控制靜電紡絲時(shí)間，獲得性能最優(yōu)的“油二極管”Janus膜。展現(xiàn)出12 kPa的抗油壓力，其性能明顯優(yōu)于大多數(shù)Janus膜。
圖2 Janus膜的油單通道輸送性能
所制備的Janus膜對重油/水混合液、輕油/水混合液以及含有表面活性劑的正辛烷油包水乳液有著優(yōu)異的分離性能。其中，HI/HO膜對于正辛烷油包水乳液分離的滲透通量為2993 L m-2 h-1 bar-1，分離效率高達(dá)99.6%。HO/HI膜對正辛烷油包水乳液分離效率93%~99%，可以應(yīng)用于不同分離效率要求的工藝中。
圖3 Janus膜的油水分離性能
作者實(shí)現(xiàn)了一種簡便的方法來制造環(huán)保的“油二極管”Janus膜。作者認(rèn)為表面潤濕性，特殊的凸起結(jié)構(gòu)如花蕾和材料特性可以產(chǎn)生疊加的效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)單向液體滲透，并通過抗油壓力得到證明。在膜的疏水側(cè)引入一些具有部分親水表面的微納米結(jié)構(gòu)是提高拉普拉斯壓力的關(guān)鍵。有趣的是，精心設(shè)計(jì)的膜可以在一定條件下很好地分離重油/水混合物和輕油/水混合物。此外，所制備的膜對含有表面活性劑的穩(wěn)定油包水乳液表現(xiàn)出優(yōu)異的分離性能，滲透率約為 2993 L m-2 h-1 bar-1，分離效率高達(dá)99.6%。具有超高抗油壓力的“油二極管”Janus膜在智能液體分離、各種油水乳液分離等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。
論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsnano.1c11388
作者介紹：
程喜全副教授鏈接：http://homepage.hit.edu.cn/chengxiquan
- 中國計(jì)量大學(xué)衛(wèi)國英/吉翠萍 Adv. Sci.：在微流控靜電紡絲技術(shù)制備高效自修復(fù)性能的防腐蝕涂層方面取得重要進(jìn)展 2024-12-31
- 哈工大程鳳/齊大栗洪彬/新國大Tan Swee Ching團(tuán)隊(duì) AFM：基于靜電紡絲技術(shù)的組織修復(fù)支架 2024-12-04
- 上海理工王世革/李貴生、港大徐立之 ACS Nano 綜述：基于靜電紡納米纖維的柔性電子器件研究進(jìn)展 2024-11-09
- 東南大學(xué)張友法教授：一種用于油煙高效預(yù)過濾的油下超親水泡沫金屬 2024-10-22
- 浙江大學(xué)周泉/劉祥瑞/周天華等 Adv. Mater.：開發(fā)出能預(yù)防多種腫瘤術(shù)后并發(fā)癥的新型生物醫(yī)用材料 2024-04-23
- 哈工大邵路教授團(tuán)隊(duì) Sci. Adv.：用于超快油水分離的可生物降解靜電紡絲超親水納米纖維膜 2023-08-31
- 哈工大赫曉東、彭慶宇/合工大胡穎《ACS Nano》：基于天然材料的多重刺激響應(yīng)可生物降解仿生軟體機(jī)器人 2023-11-11
誠邀關(guān)注高分子科技
- 安農(nóng)大陳玉霞教授團(tuán)隊(duì) AFM: ...
- 華南理工大學(xué)趙俊鵬教授《Pr...
- 大連理工大學(xué)蹇錫高院士團(tuán)隊(duì)...
- 南京林業(yè)大學(xué)羅艷龍 AFM：受...
- 中科大閆立峰教授團(tuán)隊(duì) Macro...
- 武大常春雨、寧波材料所陳濤...
- 南科大陳忠仁教授團(tuán)隊(duì)《Acc....
- 東南大學(xué)張?zhí)熘淌趫F(tuán)隊(duì) JCR...
- 齊魯工大于得海教授 AFM：光...
- 四川大學(xué)王玉忠院士團(tuán)隊(duì) Mat...
- 上海交大莊小東教授團(tuán)隊(duì) Adv...