通过气溶辅助打印量身定制多电解质多层纳米过膜:对膜形成机制的洞察
Lihong Gan1, Jin Zhang1, Yangtao Wu1
1Department of Civil and Environmental Engineering, The Hong Kong Polytechnic University, Kowloon, Hong Kong 999077, China.
Environmental science & technology
|January 14, 2025
概括
本研究介绍了一种气溶辅助打印方法,用于制造可调节的多电解质多层 (PEM) 纳米过膜. 印刷技术精确地控制了用于先进水处理应用的膜结构.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 化学工程是化学工程的重要组成部分.
- 纳米技术纳米技术
背景情况:
- 多电解质多层 (PEM) 膜为先进的纳米过 (NF) 提供了多功能化学和结构.
- 对于PEM NF膜,需要可扩展的制造方法,但印刷技术和形成机制尚未得到充分探索.
研究的目的:
- 开发一种气溶辅助打印 (AAP) 系统,用于制造PEM NF膜.
- 阐明印刷过程中PEM膜形成的基本机制.
- 为了在PEM NF膜中实现高度调节的分离特性.
主要方法:
- 使用聚乙烯胺 (PEI) 和聚4-硫酸盐 (PSS) 的气溶辅助打印 (AAP) 系统制造PEM NF膜.
- 研究三阶段的膜形成过程:气溶沉积,单一PE层形成和PEM组装.
- 通过惯性冲击和聚合物迁移/纠控制的滴滴沉积的分析.
主要成果:
- 证明了PE层和PEM厚度的线性增长,印刷扫描的增加.
- 观察到PE间位形成有效的聚合物网络屏障,影响运输阻力.
- 通过操纵PE沉积和分层,实现了可调节的孔径 (0.40-0.56nm) 和水透性 (5-60 L·m-2·h-1·bar-1).
结论:
- 该AAP系统可为PEM NF膜提供精确的结构控制和可调节的分离特性.
- 通过打印对PEM形成的机械洞察力有助于实现可扩展的制造.
- 开发的PEM NF膜显示了各种水处理应用的潜力,包括微污染物去除和酸过.
