目前，膜分離技術(shù)在水處理、環(huán)境治理等領(lǐng)域是被廣泛應(yīng)用的重要共性技術(shù)之一，為了實(shí)現(xiàn)有機(jī)溶劑/水及鹽/水的高效分離，發(fā)展高性能微孔分離膜是亟需解決的問題。近年來，有機(jī)-無機(jī)雜化硅微孔材料因其具有優(yōu)異的分子篩分性能和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性受到廣泛關(guān)注，但目前有機(jī)-無機(jī)雜化硅微孔膜通常采用浸涂、擦涂等方式涂覆，面臨著難以可控制備和規(guī)?；a(chǎn)的挑戰(zhàn)，同時(shí)針對(duì)不同分離體系，缺乏簡(jiǎn)單有效的膜結(jié)構(gòu)精密調(diào)節(jié)技術(shù)，難以實(shí)現(xiàn)應(yīng)用過程中膜的高性能化。
圍繞上述關(guān)鍵共性問題，我校石油化工學(xué)院鐘璟教授團(tuán)隊(duì)開發(fā)了超聲霧化熱噴涂技術(shù)，利用超聲波將硅溶膠霧化成高質(zhì)量的均勻細(xì)小液滴，通過載氣輸送到無機(jī)陶瓷撐體上，有效減少硅溶膠內(nèi)滲現(xiàn)象，成功制備出超薄無缺陷有機(jī)-無機(jī)雜化硅微孔膜；通過對(duì)超聲波噴涂高度和噴頭結(jié)構(gòu)等關(guān)鍵參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)膜完整性和均一性的精準(zhǔn)控制（圖1）。
圖1. 超聲霧化熱噴涂技術(shù)及效果
基于雜化硅結(jié)構(gòu)中的羥基和橋聯(lián)基團(tuán)的反應(yīng)特性，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)明了鹽酸蒸汽和臭氧水溶液孔道改性技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了膜有效孔徑的原位微縮和微擴(kuò)（圖2）,顯著提高了溶劑回收和鹽水分離應(yīng)用中膜的選擇性和滲透通量。
圖2. 鹽酸蒸汽和臭氧水溶液膜孔道改性技術(shù)及效果
近日，依托該項(xiàng)技術(shù)成果的“有機(jī)-無機(jī)雜化硅微孔膜制備關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用”項(xiàng)目獲評(píng)2022年度中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)，該項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了超薄無缺陷有機(jī)-無機(jī)雜化硅微孔膜的可控制備，形成了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高性能有機(jī)-無機(jī)雜化硅微孔膜制備關(guān)鍵技術(shù)。目前，此項(xiàng)目技術(shù)在中石化南京化工研究院、南京揚(yáng)子石油化工設(shè)計(jì)工程有限公司等多家企業(yè)推廣應(yīng)用，解決了石油化工及環(huán)保等行業(yè)溶劑資源化利用難、邊遠(yuǎn)軍區(qū)和鄉(xiāng)村吃水難等問題，經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益顯著。
本次獲獎(jiǎng)項(xiàng)目由常州大學(xué)牽頭、江蘇美淼環(huán)保科技有限公司和中石化南京化工研究院有限公司參與完成。（通訊員/曹婧妤 審核/管春英 宋國(guó)強(qiáng) 編輯/孫悅）
