納濾膜由于操作壓力低，設(shè)備運(yùn)行和維護(hù)成本低以及良好的鹽分離選擇性，在水處理技術(shù)中得到了廣泛應(yīng)用。由哌嗪和均苯三甲酰氯進(jìn)行界面聚合制備的傳統(tǒng)聚哌嗪酰胺薄膜復(fù)合納濾膜在工業(yè)應(yīng)用中往往受到滲透性和選擇性之間“trade-off”現(xiàn)象的限制，以及不可避免的膜污染問題。為了降低能耗，具有高水通量、高鹽選擇性以及優(yōu)異抗污染性能的先進(jìn)納濾膜是當(dāng)今海水淡化和水處理領(lǐng)域迫切需要的。近年來，二維納米片層材料由于其獨(dú)特的原子厚度、物理化學(xué)性質(zhì)和易于制備等優(yōu)點(diǎn)，在膜制備方面具有廣闊的應(yīng)用前景，為制備具有優(yōu)異分離性能的納濾膜提供了新的思路和指導(dǎo)方向。
基于此，中國科學(xué)院城市環(huán)境研究所膜科學(xué)與技術(shù)研究組(張凱松研究團(tuán)隊)通過有機(jī)溶劑輔助超聲剝離的方法制備了二維二硫化鉬納米片層材料，剝離后的二硫化鉬片層數(shù)約為5層，并且具有較強(qiáng)的電負(fù)性和親水性。進(jìn)一步添加到均苯三甲酰氯油相溶液中與哌嗪水相溶液在聚砜超濾基膜上進(jìn)行界面聚合成功制備了二硫化鉬復(fù)合納濾膜，膜的親水性和電負(fù)性有所增強(qiáng)。掃描電子顯微鏡以及透射電子顯微鏡均證實(shí)二硫化鉬在膜表面以及聚酰胺層中均勻分布，在不犧牲鹽截留率的情況下，膜的滲透性提高2.3倍。此外，利用類似于Hummers制備氧化石墨烯的方法通過氧化剝離制備了氧化二硫化鉬納米片層材料，X射線光電子能譜和紅外光譜探測到的Mo-O鍵以及S=O鍵證實(shí)了氧化二硫化鉬的成功合成，其親水性和電負(fù)性進(jìn)一步增強(qiáng)。同樣以油相添加的方式制備了氧化二硫化鉬復(fù)合納濾膜，氧化二硫化鉬的成功負(fù)載賦予了膜更加優(yōu)異的親水性和電負(fù)性，2000 ppm的硫酸鈉截留率從93.4%增加到97.9%，同時，膜的滲透性能提高2.5倍。除此之外，膜具有優(yōu)異的抗污染性能，在長時間的操作運(yùn)行中能保持相對穩(wěn)定性。作為新一代功能材料，氧化二硫化鉬有望在未來的水處理和其他領(lǐng)域得到有效應(yīng)用。
研究成果以碩士生楊詩詩為第一作者，城市環(huán)境所研究員張凱松為通訊作者于國際期刊Journal of Membrane Science上發(fā)表文章2篇。該研究得到中科院相關(guān)項目的支持。
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