目前(qián),膜分離(lí)技術在水處理、環境(jìng)治理等領域是被(bèi)廣泛應用的重要共性技術之一(yī),為了實現有機溶劑/水及鹽/水的(de)高效分離,發展高性能微孔分離膜是(shì)亟需解決的問題(tí)。近年來,有機(jī)-無機雜化(huà)矽微孔材料因其具有優異(yì)的分子篩分性能(néng)和結構穩定性受到廣泛關(guān)注,但目前有機-無機雜化矽微(wēi)孔膜通常采用浸塗、擦塗等方式塗覆,麵臨著難以可控製備和規模化生產的挑戰,同時針對不同分離體(tǐ)係,缺乏簡單有效的膜結構精密調(diào)節技術,難以(yǐ)實現應用過程中膜的高性能化。
圍繞(rào)上述關鍵共性(xìng)問題,常大石油化工學院鍾璟教授團隊開發了超聲霧(wù)化熱噴塗技術,利用超聲波將矽溶膠(jiāo)霧(wù)化成高質量的均勻細小液滴,通過(guò)載氣輸送到無機陶瓷撐體上,有(yǒu)效減少矽溶膠內滲現象(xiàng),成功製備出超薄無缺陷有機-無機雜化矽微孔膜(mó);通過對超聲波噴塗高度和噴頭結構等關鍵參數(shù)的優化設計,實(shí)現了對膜完整性和均一(yī)性的(de)精準控製(圖(tú)1)。

圖1. 超聲霧化熱噴塗技術及效果
基(jī)於雜化矽結構中(zhōng)的羥基和橋聯(lián)基團的反應特(tè)性,研究團隊發明了鹽酸蒸汽和臭氧水溶液孔道改性技術,實現了膜有效孔徑(jìng)的原位微縮和微擴(圖2),顯著提高了溶劑回收和鹽水分離應用中膜的選擇性和滲透(tòu)通(tōng)量。

圖2. 鹽(yán)酸蒸汽和臭氧水溶液膜孔道改性技術及效果
近日,依托該(gāi)項技術成果的“有機-無(wú)機雜化矽微孔膜製備關鍵技術及應用”項目獲評2022年度中國石油和(hé)化(huà)學工業聯合會科(kē)技進步一等獎(jiǎng),該項(xiàng)目實現了超(chāo)薄無缺陷有機-無機雜化(huà)矽微孔膜的可控製備,形成了具有(yǒu)自主知識產權的高性(xìng)能有機-無機雜化矽微孔膜製備關鍵技術。目前,此項目技術在中石化南京化工研究院(yuàn)、南京揚子石油化工設(shè)計工程有限公司等多家企業推廣應用,解決了石油化工(gōng)及環保等行業溶劑資源化利用難、邊遠軍區和鄉(xiāng)村吃水難等問題,經濟與社(shè)會效益顯著。
本(běn)次獲獎項目由常州大學牽頭、江蘇(sū)美淼環保科技有限公(gōng)司和中石化南京化工(gōng)研究院有限公司參與完(wán)成。(通訊員/曹婧(jìng)妤 審(shěn)核/管春英 宋國強 編輯/孫悅)
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