中科院宁波材料所陈涛研究员和黄又举研究员在多功能性二维非对称油水分离膜方面取得新进展
随着社会工业化和信息化进程的加快，工农业生产和日常生活不断消耗大量的油类能源产品和化工制品。通常情况下，工农业产生的油污废水组分十分复杂，不仅含有不溶的油污，往往还含有多种类型的有机以及金属离子等污染物。如何综合处理组分复杂的油污废水，让分离后的油更纯、水更净，甚至回收再利用废水中的有用资源，是目前污水治理的热点和难点之一。
中国科学院宁波材料技术与工程研究所智能高分子团队的陈涛研究员和黄又举研究员通过高分子表面接枝改性碳纳米管薄膜，调节复合薄膜的表面和内部组成与结构，并与纳米金粒子结合，构建出系列多功能二维非对称的油水分离膜材料，在综合处理复杂组分油污废水方面取得进展。
为有效去除油污中的有害污染物，研究人员将高密度负载金纳米颗粒的复合微球（PS@AuNPs）与碳纳米管薄膜相结合，构建了一种表面水下超疏油、下层具有催化功能的多级复合薄膜（J. Mater. Chem. A, 2016, 4, 10810）。不仅可以高效快速分离油水乳液，而且水相流经下层的弯曲孔道时，与孔道内壁的金纳米粒子充分接触，水中有机污染物能被快速催化分解，从而同时实现油水乳液分离和催化分解水中的有机污染物，处理通量达到3500Lm-2h-1bar-1，催化效率最高可达92.6%。
近期，为了处理油污废水中的金属离子，从中选择性回收再利用废弃的贵金属离子，研究人员合成了一种新型含有酰肼基团的亲水性高分子，并将其共价接枝在碳纳米管表面，制备出具有超亲水/水下超疏油表面的多功能碳纳米管复合薄膜（J. Mater. Chem. A, 2018, 6, 10217，图1）。
图1 碳纳米管/聚酰肼复合薄膜的构建及其油水分离、贵金属离子回收功能
通过系统研究碳管表面高分子的结构、官能团含量、薄膜微观结构等，协同利用聚酰肼高分子刷的亲水性、选择还原性以及碳管薄膜的微孔结构，不仅可以有效分离表面活性剂稳定的油水乳液，同时还可以直接从油水乳液中选择性回收贵金属离子，并将其还原成纳米粒子原位负载于碳管表面。回收形成小粒径的贵金属纳米粒子（粒径小于10nm）具有良好的催化功能，进一步用于催化分解水中的有机污染物，从而达到“以污治污”、综合治理油污废水的目的。
该研究得到了国家自然科学基金、中国科学院前沿科学和教育局、中科院青年创新促进会等项目的资助。
论文链接：
http://dx.doi.org/10.1039/C6TA04362C
http://dx.doi.org/10.1039/C8TA01864B
来源：中科院宁波材料所高分子与复合材料事业部 张磊、黄又举
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