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分离膜领域的新秀—— Janus膜
论文指出,区别Janus膜与一般不对称膜的关键在于膜两面的性质是否“对立”,如亲水性/疏水性或者荷正电性/荷负电性,而单纯的结构或组成上的不对称不能被称作Janus膜。另一方面,定向渗透性(或者称为单向渗透性)是Janus膜所特有的性质之一,但并不是所有的Janus膜都要具备这一性质。从工作原理上看,Janus膜的工作原理分为两种:独立式与协同式。前者具有不同性质的两面在应用中分别起到独立的作用,即使移除其中某一面,另一面也能单独应用,但是性能会有所下降,比如在膜蒸馏过程中,Janus膜与疏水膜都可以使用,但Janus膜性能更佳;协同式的Janus膜则需要两面同时存在方可发挥功能,如在定向渗透过程中疏水面与亲水面均必不可少。Janus膜最大的优势在于“同时满足某一应用中对两种矛盾性质的需求”,这一概念可被用于破乳型的油水分离、单向离子通道、雾气搜集、接触式酶膜反应器、太阳能蒸馏等过程。
而在徐志康教授课题组的前期工作中,他们也提出了Janus膜的一种新应用:用于超细鼓泡过程。通过亲水侧降低气泡在膜表面的粘附力,以减小气泡尺寸;疏水侧则可以有效减小气体的过膜压力,降低操作能耗。该项技术能够有效降低气泡尺寸,促进气液传质,在化工、水产等领域具有广阔的应用前景,相关论文“Janus Membranes with Asymmetric Wettability for Fine Bubble Aeration”发表在Adv. Mater. Interfaces上。
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