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中國海洋大學環境科學與工程學院Kaisong Zhang等-- MXene聚酰胺納米過濾中的水納米通道膜:對滲透率的影響
       在過去的十年中,薄膜納米復合膜(TFN)被廣泛應用于海水淡化和廢水處理。目前報道最多的TFN膜中的納米通道缺乏足夠的觀察證據。我們對含有二維(2D) MXene納米片的TFN膜進行了系統的研究,并提供了納米片周圍聚酰胺層中存在納米空洞的證據。納米孔隙作為水的納米通道,使膜的通透性比空白膜顯著提高2.8倍。MXene聚酰胺膜對Na2SO4的去除率高達96.4%,在海水淡化中具有明顯的優勢。納米通道的大小與MXene納米片的數量、大小和鋪展性相關。如果有相當數量和大小的納米片,且分布均勻,則可以形成較大的水納米通道。在持續壓力環境下,納米通道保持完整,膜在不同壓力下保持了優異的滲透性。該工作可以為TFN膜內部納米通道的生成提供一個視角,并優化納米通道以提供更好的脫鹽性能
 
圖1. 含水納米通道MXene聚酰胺膜的制備工藝。
 
圖2. TFC和MXene-聚酰胺膜的透水性和Na2SO4去除率。
 
圖3. MXene添加量為0-200 ppm時MXene-聚酰胺膜的表面形貌。
 
圖4. 添加0-200ppm MXene時,MXene-聚酰胺膜的AFM形貌。
 
圖5. 0-200 ppm的MXene時PA層的橫截面外觀。
 
圖6. (a−f)不同添加量的MXene膜的不同尺寸的TEM圖。
 
圖7. MXene和MXene-聚酰胺膜截面內納米孔隙的統計結果。
  圖8. 當加入100、140、200 ppm的MXene時,PA層中分散和聚集的納米片形成不同大小的納米通道。
 
圖9. 當添加60、100和140 ppm的MXene時,不同尺寸的MXene納米片在PA層中產生不同尺寸的納米通道。
 
圖10. 當加入0、100、200 ppm MXene時,無SDS表面活性劑的PA層中出現納米通道。

      相關科研成果由中國海洋大學環境科學與工程學院Kaisong Zhang等人于2023年發表在ACS Applied Nano Materials(https://doi.org/10.1021/acsanm.3c01337)上。原文:Water Nanochannels in MXene Polyamide Nanofltration。Membranes: Implications for Permeability。

轉自《石墨烯研究》公眾號
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