1月23日記者獲悉，西安建大環(huán)境與市政工程學(xué)院、陜西省膜分離技術(shù)研究院團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了基于二維蛭石納米材料的異質(zhì)納米通道膜，實(shí)現(xiàn)在高鹽鹵水、工業(yè)廢水等實(shí)際水質(zhì)條件下高效穩(wěn)定的滲透能回收，對(duì)于可持續(xù)能源發(fā)展具有重要意義。

為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，開(kāi)發(fā)綠色新型能源以替代高碳能源已成為一項(xiàng)重要課題。近年來(lái)，蘊(yùn)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(lán)色能源”——滲透能，因其儲(chǔ)量大、可再生等特點(diǎn)，受到研究者廣泛關(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(shí)際滲透能的回收過(guò)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(kuò)散性發(fā)生大幅下降，從而嚴(yán)重制約了該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用與推廣。

西安建筑科技大學(xué)王磊教授團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期專(zhuān)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(shí)際應(yīng)用。2023年，團(tuán)隊(duì)在膜分離技術(shù)領(lǐng)域圍繞環(huán)境廢棄物有價(jià)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(kāi)展大量基礎(chǔ)研究工作，在相關(guān)國(guó)際頂級(jí)期刊共發(fā)表SCI論文30篇。

蛭石納米通道膜 團(tuán)隊(duì)供圖

據(jù)介紹，王磊教授團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的基于二維蛭石納米材料的異質(zhì)納米通道膜，其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了離子在膜內(nèi)“初步富集+二次分離”選擇性傳輸行為。得益于此，即使在高濃度鹽度為 5 M （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（Pmax）可達(dá)到33.76 W/m2 。為了進(jìn)一步證明該體系在實(shí)際高鹽環(huán)境滲透能收集場(chǎng)景中的應(yīng)用性能，團(tuán)隊(duì)選用多種青海當(dāng)?shù)氐膶?shí)際鹽湖鹵水進(jìn)行了驗(yàn)證，并獲得了最高 25.9 W/m2 的功率密度。該工作展現(xiàn)了在實(shí)際高鹽鹵水、工業(yè)廢水中實(shí)現(xiàn)滲透能有效收集的潛力，對(duì)于可持續(xù)能源的發(fā)展具有重要的意義。

該團(tuán)隊(duì)最新研究成果在國(guó)際權(quán)威期刊《自然-通訊》以《蛭石異質(zhì)納米通道膜在實(shí)際高鹽體系中的滲透能回收》為題發(fā)表。該研究也是繼團(tuán)隊(duì)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。論文第一作者為王琎教授，通訊作者為王磊教授、王琎教授和蘇州大學(xué)周柯教授。碩士研究生崔崢、博士研究生李尚真等人為該研究作出了重要貢獻(xiàn)，西安建筑科技大學(xué)為論文的第一完成單位。

據(jù)悉，該研究工作得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等基金的資助，陜西省環(huán)境工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、陜西省膜分離技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、學(xué)校分析測(cè)試中心以及國(guó)家超算西安中心建大分中心也為研究開(kāi)展給予了重要支持。

責(zé)任編輯：黃蕊