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科技工作者之家 2020-08-25
来源:高分子科学前沿
淡水是人类和其他生物赖以生存的最宝贵资源之一,但由于人口增长、气候变化和水污染,淡水的供应越来越紧张。尽管当前最先进的反渗透(RO)脱盐技术已用于海水淡化,但一般的聚合物RO膜都存在诸如抗结垢性低、选择性差等问题。由于石墨烯具有抗污性、可调节的小孔径、化学稳定性以及大规模合成等优点,石墨烯基膜被认为是下一代海水淡化的候选者之一。然而,由于难以在单层石墨烯上制备均匀半径<0.45nm的无缺陷亚纳米孔,基于多孔石墨烯膜技术的大规模应用受到了限制。此外,纳米孔的尺寸应小于水合离子的直径,以显示出更高的离子选择性,可同时又希望实现高渗透性,这也是当前无法克服的选择性渗透膜技术中普遍存在的矛盾。
美国加州大学伯克利分校李少凡和江苏大学丁建宁等人创新性地利用带有大孔(直径2-4 nm,远大于水合离子直径)的旋转多孔石墨烯薄膜实施反渗透滤盐,实现了接近100%的离子截留率和超高渗透率,比已有的新型商业滤盐反渗透膜高2-3个数量级。该研究提出了一种“时间选择性”的新颖概念,将非常规选择性归因于离子通过孔的渗透时间与离子在孔中滑动所需的旁路时间之间的时间差。新发现的时间选择性克服了孔径带来的限制,并在设计高性能膜方面引发了新的理论。该研究以题为“Surface slip on rotating graphene membrane enables the temporal selectivity that breaks the permeability-selectivity trade-off”的论文发表在《Science Advances》上。
【克服渗透性和选择性的矛盾】来源:Polymer-science 高分子科学前沿
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