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材料资讯:单层石墨烯溶剂纳滤膜,对乙醇的渗透率比现有水平高出3~10倍
奇材馆 / 2022-04-09     阅读次数:87

 

医药领域中的溶剂纳滤膜主要是由聚合物制成,其耐溶剂性有限,且目前业界对聚合物的稳定性仍持怀疑态度。单层石墨烯是目前最薄的一种材料,具有极高的稳定性、良好的渗透性和选择性。但石墨烯纳滤膜的规模化生产对目前的工艺水平而言仍然是一个巨大挑战,因为通过化学气相沉积在铜上生成的单层石墨烯很难完整地转移到多孔载体

 

近日,新加坡国立大学张岁领导的研究小组成功制备了单层石墨烯溶剂纳滤膜。研究人员采用铜箔/单层石墨烯作为接收器,选择了最常用的聚丙烯腈聚偏氟乙烯溶液进行静电纺丝,对纺丝膜进行热压处理后,用10wt%的过硫酸铵溶液清除铜箔;再以间苯二胺和均苯三甲酰氯为原料,界面聚合法封上石墨烯缺陷;在此基础上,该团队采用等离子体造出纳米孔,最终制备得到单层石墨烯纳米纤维膜。

通过研究该薄膜对氯化钾l-色氨酸、诱惑红AC、维生素B12、溶菌酶的筛选与渗透,该团队发现,经过100秒的等离子体处理后,各溶剂的渗透和选择性均较高:氯化钾的渗透率达6.59×10-6m/s,而氯化钾/溶菌酶的选择性和归一化选择性分别为93.06和9.54。该薄膜的孔隙率高、缺陷少,使得其薄膜均远远高于目前相关文献及商膜的水平。

 

该团队还以乙醇为溶剂,研究该薄膜用于溶剂纳滤方面的潜力。结果表明,经过40秒的等离子体处理,薄膜的乙醇渗透率达到61.0L/m2·h·bar。当处理时间增加到50秒和60秒后,这个值上升到156.8487.7 L/m2·h·bar,该值是目前文献结果的3-10倍。处理时间为40秒,对玫瑰红RB的截留率为98.3%;但当处理时间增加50秒和60秒这一比率降至94.5%80%以下

现在,该小组已将多项技术授权给企业,正处于商业开发阶段。该团队计划继续把膜分离技术与工业紧密结合,不断深化工业生产循环过程的特性,挖掘工业需求,使其技术真正进入实际应用。

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