環(huán)保椰殼活性炭生產(chǎn)廠家江蘇大學(xué)丁建寧教授團(tuán)隊(duì)在多孔反滲透膜領(lǐng)域取得了突破性進(jìn)展

　　環(huán)保椰殼活性炭廠家江蘇大學(xué)丁建寧教授團(tuán)隊(duì)在多孔反滲透膜領(lǐng)域取得了突破性進(jìn)展。近日，江蘇大學(xué)、江蘇省光伏科學(xué)與工程協(xié)同創(chuàng)新中心和美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校合作，在多孔反滲透膜領(lǐng)域取得了突破性進(jìn)展。

　　基于邊界滑移理論提出了“時(shí)間維度選擇性”(temporal selectivity)概念，突破了傳統(tǒng)反滲透膜選擇性和滲透性的相互制約，將有可能為解決全球淡水資源危機(jī)提供重要途徑。該成果于2020年8月19日在線發(fā)表于國(guó)際著名學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)進(jìn)展》(Science Advances)雜志。

　　傳統(tǒng)的膜滲透-分離技術(shù)受到了選擇性和滲透性相互制約，難以保證高選擇性的同時(shí)，獲取高滲透性。雖然單層石墨烯由于其優(yōu)異的力學(xué)性能和超薄特性(~ 0.34 nm)，使其在近十年中引起了諸多膜科學(xué)領(lǐng)域?qū)W者們的興趣，但納米孔尺寸(直徑小于0.9 nm)的限制依然無(wú)法突破選擇性和滲透性的權(quán)衡。

　　更重要的是，在單層石墨烯上制備如此微小的均勻納米孔陣列，在實(shí)驗(yàn)中仍然難以實(shí)現(xiàn)。

　　丁建寧教授團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地利用帶有大孔(直徑2 – 4 nm，遠(yuǎn)大于水合離子直徑)的旋轉(zhuǎn)多孔石墨烯薄膜實(shí)施反滲透濾鹽，實(shí)現(xiàn)了接近100%的離子截留率和超高滲透率，比已有的新型商業(yè)濾鹽反滲透膜高2-3個(gè)數(shù)量級(jí)。

　　該成果從理論上提出了“時(shí)間維度選擇性”(或“四維篩選”)概念。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，當(dāng)水合離子切向滑過(guò)微孔的時(shí)間小于其法向通過(guò)微孔的時(shí)間時(shí)，離子則被截留在供給端。“四維篩選”巧妙利用了時(shí)間維度進(jìn)行了離子篩選，一定程度上突破了微孔特征尺寸對(duì)選擇性-滲透性的相互制約。

　　并且，在石墨烯上制備均勻的2 – 4 nm微孔已經(jīng)有實(shí)驗(yàn)成果報(bào)道，所提出的旋轉(zhuǎn)多孔石墨烯離心機(jī)模型在尺度放大(scaling up)方面具有充分的可行性。在不久的將來(lái)，旋轉(zhuǎn)的多孔石墨烯離心機(jī)將可能替代傳統(tǒng)的多孔反滲透膜，在海水淡化、農(nóng)業(yè)灌溉和水處理等領(lǐng)域發(fā)揮巨大作用，進(jìn)而為解決全球淡水資源危機(jī)提供重要途徑。

　　江蘇大學(xué)智能柔性機(jī)械電子研究院、江蘇省光伏科學(xué)與工程協(xié)同創(chuàng)新中心丁建寧教授團(tuán)隊(duì)和美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校土木與環(huán)境系的李少凡教授團(tuán)隊(duì)、米寶霞教授團(tuán)隊(duì)合作完成了該項(xiàng)研究工作。團(tuán)隊(duì)骨干張忠強(qiáng)教授為第一作者，丁建寧教授、李少凡教授為共同通訊作者。項(xiàng)目得到了國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目的資助。

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