来源：神户大学（Kobe University）

神户大学膜与膜技术研究中心 MATSUYAMA Hideto 教授和 YOSHIOKA Tomohisa 教授领导的研究人员成功地开发了一种具有抗污染二氧化硅表面处理的超薄膜，用于高性能的油水分离。

此外，这种膜被证明是多用途的；它能够从各种不同的油性物质中分离水。

这些结果于2019年10月3日在线发表在“材料化学杂志A”上。

介绍

开发油水分离技术对于处理各种工业产生的溢油和水污染至关重要。到2025年，预计世界三分之二的人口将无法获得足够的清洁用水。因此，开发过滤含油乳化液的技术，从而增加可用清洁水的数量，正日益受到重视。

与传统的离心、化学混凝等净化方法相比，膜分离被认为是一种低成本、节能的方法。尽管这项技术已经得到了极大的发展，但大多数膜都存在污染问题，油滴会不可逆地吸附到表面上。这导致膜孔堵塞，从而降低其使用寿命和效率。

减轻污染问题的一种方法是在膜上添加表面处理。然而，用这种方法进行的许多实验都遇到了原表面结构的变化以及强酸、强碱和盐溶液处理后表面层的劣化等问题。这些问题限制了此类膜在污水处理过程中恶劣条件下的实际应用。

研究方法

在这项研究中，研究人员成功地开发了一种由多孔聚酮（PK）支撑物组成的膜，其顶部表面涂有10纳米厚的二氧化硅层（图1）。这种二氧化硅层是利用静电吸引作用在PK纤维上形成的-带负电的二氧化硅被带正电的PK吸引。

图1：在多孔膜上形成超薄二氧化硅层的扫描电镜图像和图表。

PK膜具有孔隙率高、孔隙率大的特点，具有较高的透水性。硅化过程-在PK纤维上添加二氧化硅-提供了一个强大的防油涂层，以保护表面改性膜免受污染问题。

这种膜的另一个优点是它不需要大的压力来实现高渗透性。即使使用了低至10厘米（压力约为0.01 atm）的水位，膜仍表现出重力透水性。此外，开发出的膜能够拒绝99.9%的油滴，包括10纳米大小的油滴。使用这种面积为1平方米的膜，可以在1个小时内处理6000升废水，外加压力为1 atm。它也被证明能有效地从各种不同的油乳剂中分离水（图2）。

图2：膜渗透前（左）后（右）的各种油乳剂。

如前所述，硅化提供了一个强大的防油涂层。通过在膜上进行的实验来测试其抗污染的耐久性，发现油不会吸附在表面上，油滴很容易被清除（图3）。这种膜对各种酸性、碱性、溶剂和盐溶液具有很强的耐受性。

图3：制备膜的表面动态附着力和自清洁试验。

结论

该研究小组开发的超薄膜除具有抗污染能力外，还具有高效的油水分离性能。在防治水污染和清洁水资源短缺的斗争中，分离乳剂的技术是必不可少的。希望这一研究成果能应用于工业废水的处理。

词汇表

乳液：

当一种液体包含一种或多种其他液体的分散时。

期刊信息

标题

“通过静电引力策略开发的超薄原位硅化层，用于超高性能油水乳液的分离”

DOI：10.1039/C9TA07988B

作者

Lei Zhang, Yuqing Lin, Haochen Wu, Liang Cheng, Yuchen Sun, Tomoki Yasui, Zhe Yang, Shengyao Wang, Tomohisa Yoshioka, Hideto Matsuyama

期刊

材料化学学报A

来源：https://www.kobe-u.ac.jp/research_at_kobe_en/NEWS/news/2019_12_26_01.html

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