過程工程所在卷式靜電紡絲納米纖維膜研究方面
瀏覽次數(shù)： 342 發(fā)布時(shí)間：2017-10-12 09:15:48 發(fā)布人：editor
靜電紡絲是一種制備納米纖維的重要手段，在空氣凈化、電池隔膜和生物醫(yī)學(xué)方面有重要應(yīng)用。近十年來，人們嘗試以這種技術(shù)制備水過濾膜，主要目標(biāo)為大通量小阻力的微濾或超濾膜。與傳統(tǒng)的膜技術(shù)相比，靜電紡絲所制備的納米纖維結(jié)構(gòu)的膜具有孔徑可控、孔隙率高、孔的連通性好以及通量大的優(yōu)點(diǎn)。此外，將具有特定配基材料制備成的靜電紡絲纖維膜在兼具常規(guī)過濾分離的特點(diǎn)外，還具有親和膜的性質(zhì)。如果將其用于飲用水的過濾凈化，不僅可以攔截水中的小顆粒、懸浮物、細(xì)菌等，還可以有效去除對人體有害的微量重金屬離子，在某種程度上有望同時(shí)替代傳統(tǒng)的納濾和納濾預(yù)處理的微濾技術(shù)，對提高飲用水處理的簡潔性和安全性具有重要意義。
然而如何通過選擇合適的原材料，使用綠色溶劑進(jìn)行安全的靜電紡絲，并通過改進(jìn)材料的組成或者結(jié)構(gòu)來提高靜電紡絲納米纖維親和膜的性能，并設(shè)計(jì)相應(yīng)的應(yīng)用器件以便于應(yīng)用，是當(dāng)前靜電紡絲制膜研發(fā)的極大挑戰(zhàn)。針對這樣的問題，楊傳芳研究員的課題組幾年前開始著手研究，以醋酸為溶劑，選擇分子鏈中含有大量羥基和氨基基團(tuán)的生物高分子殼聚糖為原料，采用針頭式靜電紡絲的方法首先成功制備了平均直徑為75 nm的殼聚糖納米纖維，進(jìn)一步將這種纖維直接沉積在大孔的PET聚酯無紡布上使其具有足夠大的機(jī)械強(qiáng)度，然后將該膜制備成卷式膜組件，用于飲用水中微量Cr(VI)離子的去除。與平板疊式親和膜相比，這種卷式膜的面體比大大增加，堆積密度增大，有利于實(shí)際應(yīng)用。與商品化的納濾膜相比，該卷式親和膜不僅在重金屬離子截留率和操作便利性方面有明顯的優(yōu)勢，而且其能量消耗極小，是現(xiàn)有商業(yè)化膜分離技術(shù)手段的一種重要補(bǔ)充。
該研究得到了國家千人計(jì)劃專項(xiàng)基金、國家自然科學(xué)基金(21506222)和中國科學(xué)院綠色過程與工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室青年基金(LGPE2016YF03)的支持。相關(guān)成果發(fā)表在Journal of Membrane Science (2017, 544, 333-341)上。