海南大学石墨烯纳米网膜研究成果助力提升水污染治理水平

科技日报记者 王祝华 实习生 曲怡臻

近日，记者从海南大学获悉，该校刘亚楠教授与英国伦敦大学教授马克·奥利维尔·科彭斯教授合作，为制造用于油/水分离的高性能膜研究提供了新的见解。

在应对淡水资源严重短缺、含油废水污染环境的挑战中，与传统的水处理技术相比，膜技术具有很多优势，包括高选择性分离、低能耗、简单的设备和低空间需求以及连续和自动操作，特别是对于乳化油/水混合物的分离。

据了解，刘亚楠教授受细胞膜结构，包括具有用于选择性传输的亲水门和用于与水低摩擦的疏水通道的水通道蛋白的启发，通过真空辅助自组装工艺制备造了一种石墨烯纳米网膜，在此基础上，合成纳米孔以减少传质通道的长度，结合石墨烯纳米片和水分子之间的低摩擦，实现了高渗透性。具有亲水性羟基和氨基的壳聚糖用于修饰网膜以增加其亲水性并诱导在膜表面形成水化层。该网膜在水下具有高亲水性、超疏油性和低油粘附性。该研究制备的膜在用于分离各种表面活性剂稳定的水包油乳液时，表现出了优异的防污性能。

据悉，氧化石墨烯具有二维碳结构和单个碳原子厚度，由于其独特的性质已成为一种流行的膜材料。该石墨烯纳米网膜的渗透通量几乎达到4000 L m-2 h-1 bar-1，约为GO膜渗透通量的260倍。该膜在分离多种表面活性剂稳定的水包油乳液方面表现出优异的防污性能，多种乳液的水通量恢复率均超过96.7%，循环3次后仍保持在95.2%以上。

相关成果以“受细胞膜启发的石墨烯纳米网膜用于水包油乳液快速分离”为题，发表在国际学术期刊《先进功能材料》上。