隨著分離膜制備技術的進步,具有不對稱特性的復合膜在液體分離領域受到廣泛關注。在此類分離膜的制備過程中,電紡技術得益于其靈活的孔道構建方法,在定制不對稱化學性質和可調節的層級結構的過程中極具優勢。
圖1 不同驅動力作用下,各類膜分離過程中傳質過程優化機理示意圖
該綜述從基礎的膜成型過程出發,首先著重介紹了靜電紡絲技術的加工特點以及靜電紡絲工藝對分離膜基本結構參數和化學性質的影響;將靜電紡絲法與傳統的膜制備及改性方法進行了比較。隨后,著眼于膜性能提升機理歸納了靜電紡絲技術提升分離效率的主要策略:包括(1)為增強定向流體輸送、輔助高效穩定的膜孔道對流及防止膜孔隙潤濕三個方面來構建化學不對稱性,并通過介紹相關研究工作展示了靜電紡絲技術在構建分離膜的化學不對稱性上的優勢(圖2);(2)為提升膜表面液體排斥性能,構建纖維結構不對稱性,延長膜組件使用壽命,并通過相關研究工作展示了靜電紡絲工藝在實現分離膜微納結構精準調控上的技術優勢。
圖2靜電紡技術構建分離膜的化學不對稱性提升分離性能
圖3靜電紡技術構建分離膜的整體結構不對稱性優化總傳質阻力路徑
論文鏈接: https://doi.org/10.1002/adfm.202310218
第一作者簡介:
陸天丹,常州大學講師,碩士生導師。博士畢業于南京工業大學孫世鵬教授課題組,期間在新加坡國立大學Chung Tai-Shung院士課題組進行研究訪學,目前就職于常州大學石油化工學院鐘璟教授膜分離團隊,致力于功能性納米纖維復合膜工藝研究及分離機理研究,主要研究工作發表于Adv. Funct. Mater.,J. Mater. Chem. A.,Chem. Eng. J.,J. Membrane. Sci.等膜分離及材料工程領域國際權威期刊。
通訊作者簡介:
孫世鵬,南京工業大學教授,博士生導師,國家特種分離膜工程技術研究中心副主任。長期從事有機納濾膜材料設計、制備與應用研究。入選國家級人才計劃(2015)、江蘇省杰出青年基金(2019)、霍英東青年教師基金(2020)。在J. Am. Chem. Soc., AICHEJ., Prog. Mater. Sci., Nano Lett.等重要刊物發表論文80余篇,谷歌學術引用達5800余次,4篇ESI高被引論文。申請40余項發明專利,已授權30余項國內/PCT發明專利,并基于該核心專利集群孵化了南京蔚華膜科技有限公司。擔任中國海洋學會海水資源利用專業委員會副主任委員、Separation and Purification Technology編委、Advanced Membranes青年編委等學術職務。
課題組網站:www.sun-membrane.com
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