科技日報訊 (記者史俊斌 通訊員馬長蕊)記者1月29日從西安建筑科技大學獲悉,該校環境與市政工程學院、陜西省膜分離技術研究院團隊開發的基于二維蛭石納米材料的異質納米通道膜,實現在高鹽鹵水、工業廢水等實際水質條件下高效穩定的滲透能回收。相關論文成果發表在《自然·通訊》上。
近年來,蘊藏于海水、鹵水和高鹽工業廢水等自然與工業資源中的“藍色能源”——滲透能,因其儲量大、可再生等特點,受到了研究者的廣泛關注。濃度比重不同的水之間會產生滲透現象。滲透時對作為隔膜的半透膜產生的壓力被稱為滲透壓力,由滲透壓力產生的能量被稱為滲透能。而具有離子分離特性的功能薄膜是滲透能回收的關鍵。 但在滲透能的實際回收過程中,水體的高鹽濃度往往會導致分離膜的離子選擇性和擴散性大幅下降,從而嚴重制約了相關技術的應用與推廣。 西安建筑科技大學王磊教授團隊長期專注于離子分離領域的基礎研究以及海水、鹽湖、工業廢水中資源與能量回收的應用研究。該團隊在膜分離技術領域圍繞環境廢棄物有價資源回收、離子精準分離、鹽差能回收和分離膜污染防控等方面開展了大量基礎研究工作。該團隊開發的基于二維蛭石納米材料的異質納米通道膜,具有獨特的結構,實現了離子在膜內“初步富集+二次分離”的選擇性傳輸行為。得益于此,即使在高濃度鹽度為5M (鹽度梯度為500倍)的極端條件下,蛭石納米通道膜仍表現出高效穩定的滲透能回收性能,輸出功率密度可達33.76瓦每平方米。 王磊介紹,為了進一步證明該體系在實際高鹽環境滲透能收集場景中的應用性能,團隊選用多種青海當地的實際鹽湖鹵水進行了驗證,并獲得了最高25.9瓦每平方米的功率密度。這展現出該團隊研發的異質納米通道膜在實際高鹽鹵水、工業廢水中收集滲透能的潛力,對于可持續能源的發展具有重要意義。 |