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由于膜对污染的高度敏感性，膜污染是含油废水处理的一个持续和严重的挑战。 一种可行的策略是在膜表面设计坚固稳定的水化层以防止污染。水凝胶是一类独特的材料，具有出色的防污性能，但受限于其较弱的机械性能。 近日， 科研人员 报告了通过金属离子配位介导的矿化作用在海藻酸铜 (CuAlg) 层中原位生长超小亲水性Cu 3 (PO 4 ) 2 纳米粒子，从而在膜上形成增强水凝胶。尺寸为 3-5 nm 的亲水性Cu 3 (PO 4 ) 2 纳米颗粒的嵌入赋予 CuAlg/Cu 3 (PO 4 ) 2 复合水凝胶增强的机械性能以及增强的水合能力 。 所制备的 CuAlg/Cu 3 (PO 4 ) 2 改性膜表现出优异的疏油性能，并且在分离表面活性剂稳定的水包油乳液时通量几乎为零，渗透通量高达~1330 L m -2 h –1 bar –1 。值得注意的是，它能够在过滤过程中为纯水和水包油乳液保持相似的渗透通量，这优于目前报道的膜，表明其具有超强的防污性能。
图 1. (a) 用于 M-CuAlg/Cu 3 (PO 4 ) 2 的水合物层增强和防污性能的原位矿化水凝胶示意图。(b) 光学照片和 (c) 截面 SEM 。
图 3. 膜在错流过滤环境下的防污性能。
图 4. M-CuAlg、M-Cu 3 (PO 4 ) 2 和 M-CuAlg/Cu 3 (PO 4 ) 2 膜分别在 (a) 0.2 bar 和 (b) 0.6 bar 的驱动压力下的长期分离性能 。 (c) 进料和滤液的油滴尺寸分布。(d) 用于分离各种 SDS 稳定的水包油乳液的滤液中的通量和含油量。
图 5. M-CuAlg/Cu 3 (PO 4 ) 2 (a) 乳液分离前和 (b) 乳液分离后的元素含量。M-CuAlg/Cu 3 (PO 4 ) 2 膜在 (c) pH 值为 2 至 12 的溶液中浸泡 24 小时和 (d) 浓度为 1 M 的各种盐溶液中浸泡 7 天后的润湿稳定性。
相关论文以题为 Ultrasmall Cu 3 (PO 4 ) 2 Nanoparticles Reinforced Hydrogel Membrane for Super-antifouling Oil/Water Emulsion Separation 发表在《 ACS Nano 》上。通讯作者是苏州大学 Feng Zhang ， 靳健教授 。
参考文献：
doi.org/10.1021/acsnano.2c07977
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