Mikro-/nano-arkitekturer i MOF-membran fremskynder olie-vandseparation

Hyppige olieudslip under olietransport er blevet et kritisk globalt miljø- og økonomisk problem. Traditionelle olie-vand-separeringsteknologier, herunder centrifugering, filtrering, flydende opløst luft, olieskimmere og adsorption, har lav effektivitet og forbruger store mængder energi under komplekse separationsprocesser.

Membranseparation er en lovende og økonomisk tilgang til at tackle energi- og miljøudfordringer. Inspireret af en oliedråbes anti-befugtende adfærd på fiskeskæl i vand, forskere har udviklet undersøiske superoleophobiske materialer i de seneste år. Imidlertid, nogle organiske polymermembraner mister olie-vand-separationskapacitet ved høj temperatur eller udsættelse for organiske opløsningsmidler. Derudover at producere de fleste uorganiske membraner indebærer komplekse forberedelsesprocesser.

For at løse disse problemer, Ming Xue og kolleger fra Jilin University, Kina, har indført en mikro/nanostruktur i en MOF -membran for at forbedre vand/olieseparationseffektiviteten. Deres resultater offentliggøres i Science China Materials .

"Vi har med succes konstrueret en ZIF-8-belagt mesh-membran med fremragende olie-vand-separationsydelse ved simpelthen at nedsænke nettet i en forløberopløsning ved stuetemperatur og atmosfærisk tryk, "sagde prof. Xue." Membranen viser superoleophobiske egenskaber under vandet, som tilskrives mikro- og nanostrukturen på overfladen af ​​den ZIF-8-belagte membran. Vandfasen trænger ind i mikro- og nano hierarkisk struktur af membranoverfladen, danner et barrierelag, som tillader vandfasen hurtigt at passere gennem membranen via tyngdekraften, og afviser oliefasen. Dette er adskillelsesmekanismen. "

Denne MOF-membran udviser fremragende separeringseffektivitet over 99,99 procent for forskellige olie-vand-blandinger med det resterende olieindhold i det opsamlede vand mindre end 4 ppm. Det viser også en bemærkelsesværdig vandstrøm så høj som 10, 2000 l/m ² h og højere olieindtrængningstryk på 6400 Pa. Med hensyn til stabilitet, Xue sagde, "denne membran viser enestående stabilitet under høj temperatur (200 ° C) og når den udsættes for forskellige organiske opløsningsmidler (tetrahydrofuran (THF), N, N'-dimethylformamid (DMF), N-methyl-2-pyrrolidon (NMP), dichlormethan (DCM) og n-hexan) nedsænkning. "

"Vigtigere, " han tilføjede, "baseret på dens lette fremstillingsmetode og de let tilgængelige og billige materialer, denne form for MOF -membran kan let forstørres, og i stand til at behandle en stor mængde olie-vand-blanding. "