西安建筑科技大學(xué)膜分離團隊取得新突破

中國教育報-中國教育新聞網(wǎng)訊（記者 馮麗）近日，西安建筑科技大學(xué)環(huán)境與市政工程學(xué)院、陜西省膜分離技術(shù)研究院團隊在國際權(quán)威期刊《自然-通訊》上發(fā)表題為《蛭石異質(zhì)納米通道膜在實際高鹽體系中的滲透能回收》的最新研究成果。該研究成果是繼團隊2020年在《自然—通訊》發(fā)表相關(guān)研究成果后，再次在膜分離領(lǐng)域取得的新突破。

開發(fā)綠色新型能源以替代高碳能源已成為當(dāng)下一項重要課題。近年來，蘊藏于海水、鹵水和高鹽工業(yè)廢水等自然與工業(yè)資源中“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(guān)注。具有離子分離特性的功能薄膜是滲透能回收的關(guān)鍵。然而，在實際滲透能的回收過程中，水體的高鹽濃度往往導(dǎo)致分離膜的離子選擇性和擴散性發(fā)生大幅下降，嚴(yán)重制約了該項技術(shù)的應(yīng)用與推廣。

針對上述問題，膜分離團隊開發(fā)了基于二維蛭石納米材料的異質(zhì)納米通道膜，通過獨特的結(jié)構(gòu)設(shè)計，實現(xiàn)了“初步富集+二次分離”的離子輸運過程。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(xiàn)出高效穩(wěn)定的滲透能回收性能，輸出功率密度可達到33.76W/㎡。為進一步證明該體系在實際高鹽環(huán)境滲透能收集場景中的應(yīng)用性能，團隊選用多種青海當(dāng)?shù)氐膶嶋H鹽湖鹵水進行了驗證，并獲得了最高25.9W/㎡的功率密度。該工作展現(xiàn)了在實際高鹽鹵水、工業(yè)廢水中實現(xiàn)滲透能有效收集的潛力，對于可持續(xù)能源的發(fā)展具有重要的意義。

膜分離團隊長期專注于離子分離領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究以及海水、鹽湖、工業(yè)廢水中的資源與能量回收的實際應(yīng)用。2023年，團隊圍繞環(huán)境廢棄物有價資源回收、離子精準(zhǔn)分離、鹽差能回收和分離膜污染防控等方面開展大量基礎(chǔ)研究工作，在相關(guān)國際頂級期刊共發(fā)表SCI論文30篇，總影響因子達288.1。