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中国学者静电纺出单层石墨烯膜用于纳滤 解决能耗问题并获超高乙醇渗透率

DeepTech深科技
2021-11-05
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  有机溶剂是能溶解一些不溶于水的(如油脂、蜡、树脂、橡胶、染料等)的有机化合物。在制药领域,有机溶剂的使用量能占到 80% ~ 90%。溶解后需要蒸馏程序将溶剂与液体分离,这一工序则需要消耗大量能量。采用溶剂纳滤技术(OSN),则可以帮助药厂节省高达 90% 的能量消耗。

  与药厂合作以及与工业从业者交流的经历,让新加坡国立大学的张岁发现了制药行业低耗能纳滤技术的缺口。结合过去石墨烯的研究,她想到,如果能将现有材料中最薄的单层石墨烯应用于溶剂纳滤技术中,或可提高纳滤膜的渗透性和选择性。此外,二维材料与高分子材料相比的一大优势便是耐溶剂性较好。在与工业界合作期间,张岁发现,药厂对高分子膜应用于有机溶剂的分离过程中的长期稳定性持有较多怀疑。这激发起张岁探索石墨烯-无机材料在纳滤领域的可能。

  近期,新加坡国立大学张岁团队以铜箔上生长的单层石墨烯为接收器,通过简便的 PAN 和 PVDF 静电纺丝技术,将单层石墨烯与纳米纤维薄膜牢固结合在一起,制备出了单层石墨烯溶剂纳滤膜。该薄膜具有优异的有机溶剂纳滤性能,乙醇渗透率达到了创纪录的156.8 L·m-2·hour-1·bar-1,对玫瑰红染料的截留率超过 94.5 %,表现出了更优的渗透率和选择性。

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