超薄硅层在多孔聚酮材料表面的形成过程。
据《材料化学杂志A辑》近日报道，日本神户大学薄膜技术研究中心的Matsuyama Hideto教授和Yoshioka Tomohisa教授等成功地开发了一种基于阻垢二氧化硅表面处理技术的超薄薄膜。该薄膜可用于油水的高效分离。
工业溢油和水污染问题日益严重。据专家预测，到2025年，世界上近三分之二的人口将无法获得足够的清洁用水。因此，通过分离油性乳状液获取清洁水的技术已越发受到重视。与传统离心、化学混凝等净化方法相比，膜分离是一种成本和能耗较低的替代方法。虽然膜分离技术已经有了快速发展，但大多数膜都面临着污染问题：油滴不可逆地吸收至膜表面，导致膜孔堵塞、分离效率降低，以及膜寿命缩短。
对膜进行表面处理，是控制膜污染问题的主要方式之一。然而，现有膜表面处理方法还存在很多缺陷。例如，经表面处理后，分离膜的原有表面结构产生变化，分离效果受到影响；分离膜用强酸/碱/盐溶液处理后，表面发生劣化，分离效果变差。以上问题使分离膜在恶劣条件下的应用性大打折扣。
在这项研究中，Hideto教授等利用静电吸引效应，将10纳米厚的硅层与多孔聚酮（PK）结合在了一起。PK膜的孔隙较大，孔隙率较高，透水性较好。而硅化过程进一步为PK材料提供了强大的防油涂层，极大改善了膜污染问题。这种膜的另一个显著优点是低压力下即可达成良好的分离效果——即使水位低至10cm（约0.01大气压），薄膜也具有分离性质。Hideto教授等研制的薄膜能够排斥包括纳米油滴（10纳米）在内的99.9%的油滴。当分离膜的面积为1平方米时，在1个大气压下，6000升废水只需一个小时即可处理完毕。此外，这种膜还能有效实现水与多种油性乳化剂的分离。
在治理水污染和获取清洁水的斗争中，Hideto教授等开发的分离膜有望发挥积极作用。
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编译：雷鑫宇
审稿：阿淼
责编：张梦
期刊来源：《材料化学杂志A辑》
期刊编号：2050-7488
原文链接：
https://www.eurekalert.org/pub_releases/2019-12/ku-dou122619.php
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