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宁波材料所在高效纳米碳管/高分子复合乳化油水分离膜材料方面取得进展 |
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| http://cn.newmaker.com
12/19/2014 3:03:00 PM
佳工机电网
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海上原油泄漏以及在石油化工、机械加工、皮革、纺织等工业生产过程中产生大量的含油废水，使得油类通过各种途径进入水体。为了保护生态平衡和人类健康，保护有限的水资源，十分必要对含油污水进行有效分离。虽然目前已经制备出多种具有油水分离功能的特殊浸润性材料，但是大部分只能对油水混合物进行分离，不能对油水乳液、尤其是表面活性剂稳定的油水乳液（油滴的粒径比较小，一般小于20 μm，大部分在0.1~2 μm之间）进行有效分离。因而，加强对乳化油水分离膜材料的探索和研究、构建新型的分离方法、提高膜的通量和稳定性是当前亟待解决的关键技术问题。
由于碳纳米管所形成的薄膜具有微纳米尺度的孔道、较好的疏水性能且易于功能化，其在乳化油水分离领域展现出良好的应用前景。中科院宁波材料所高分子事业部陈涛研究员课题组制备了系列基于纳米碳管/高分子复合材料的高效乳化油水分离膜。科研人员采用陶瓷材料作为衬底，抽滤纳米碳管成膜，采用自引发光接枝光聚合(self-initiated photografting and photopolymerization，SIPGP)的方法接枝疏水性的高分子聚苯乙烯（PS）到纳米碳管的表面，协同纳米碳管薄膜的高粗糙度表面，获得超疏水性的杂化薄膜材料。该膜可用于微米和纳米级油包水乳液的大通量、高效分离。研究成果发表在JMCA（2014, 2, 15268-15272）上，并被选为该期杂志的内封面。在此基础上，将得到的超疏水性的PS/CNTs膜反转并转移到另一个基底上，再次通过SIPGP进行高分子的功能化，将亲水性的聚甲基丙烯酸二甲胺乙酯（PDMAEMA）接枝到碳纳米管膜的表面，从而得到具有双面（Janus）结构的PDMAEMA/CNTs/PS薄膜，赋予其对油包水和水包油的乳液的选择性油水分离效果。相应的研究成果发表在ACS Appl. Mater. Interfaces（2014, 6, 16204-16209上。
该系列工作从界面化学的角度，通过对材料粗糙度及表面化学能的调控，对油水分离膜材料的制备及乳化油水分离性能进行了系统深入的研究，提供了新的乳化油水分离的思路和方法。研究工作得到了国家青年千人计划、国家自然科学基金（51303195, 21304105）、浙江省杰出青年基金（LR14B040001）及宁波市自然科学基金（2014A610127）的资助。
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