董立峰教授团队在海水淡化反渗透膜研究领域取得进展

luzao

目前，全球海水淡化日产量已达到6530万吨左右，解决了2亿多人的饮水问题。此外，全球直接利用海水作为工业冷却水的总量每年约7000亿立方米左右，替代了大量宝贵的淡水资源。膜技术应用于海水淡化是从上个世纪70年代开始的，此后逐渐得到了大规模应用。现在膜法海水淡化已经占领了淡化水60%以上的市场。反渗透膜分离技术已成为海水和苦咸水淡化最经济的技术，其以投资小、能耗低、成本低、建造周期短等优势逐步占据国际市场的上风。但是其操作压力高，通量小，耐氯性差也成为制约其发展的主要瓶颈。近日，我校材料科学与工程学院董立峰教授和于立岩教授在提高聚酰胺薄层复合反渗透膜的耐氯和渗透性能方面进行了深入研究，并取得阶段性进展。以青岛科技大学为第一通讯单位，在一区期刊Desalination（影响因子7.098）发表论文两篇。

         其中一篇题为“Chemical grafting N-GOQD of polyamide reverse osmosis membrane with improved chlorine resistance, water flux and NaCl rejection”（2020, 479, 114341.https://doi.org/10.1016/j.desal.2020.114341）。在这项研究中，使用了氮掺杂氧化石墨烯量子点(N-GOQD)，其优异的耐氯性能大幅提升聚酰胺反渗透膜表面的耐氯性，且其耐氯性可通过改变接枝条件进行优化。与氧化石墨烯量子点相比，N-GOQD具有更多的-NH2和极性基团，能够明显改善反渗透膜表面的电荷性，增加膜的水通量及NaCl截留率。材料学院邵斐斐老师和硕士生仪展为该论文的共同第一作者。

       另一篇题为“Doping MIL-101(Cr)@GO in polyamide nanocomposite membranes with improved water flux ” （2020, 492, 114601. https://doi.org/10.1016/j.desal.2020.114601）。在该项研究中通过界面聚合的方法制备了一种MIL-101(Cr)@GO纳米复合聚酰胺反渗透膜，为反渗透膜性能改善提供了一种新思路。该复合材料结合利用了氧化石墨烯片层间的水分子输运通道和金属有机框架MIL-101(Cr)的孔笼结构所形成的水通道，进而形成了三维多级纳米通道；并采用界面聚合的方法制备了具有多级水分子传输孔道的MIL-101(Cr)@GO纳米复合聚酰胺反渗透膜，为水分子的输送提供了新的可控自由度。该工作揭示了添加多孔材料可以有效为水分子输运提供更多的通道从而改善膜性能的传输机理，当选择多孔材料来修饰复合膜时，将高性能二维材料包裹在其外层上能够对膜性能够产生协同作用。材料学院宋娜博士为该论文第一作者。
       以上工作得到了国家自然科学基金、山东省自然科学基金、青岛市科技发展计划、青岛科技大学崂山学者等项目的资助。
      
       文章来源：青岛科技大学
       董立峰，青岛科技大学教授。2005年毕业于美国波特兰州立大学，获物理博士学位。2009年10月受聘“泰山学者海外特聘专家”。担任美国科学出版社的Journal of Nano Energy and Power Research主编，美国电器与电工工程师学会高级会员，山东省“十二五”重点特色学科-材料物理与化学的学术带头人，Nano Letters等40多种国际期刊论文评审人；主要从事新型碳基纳米功能材料的制备及其在半导体工业、燃料电池、超级电容器、太阳能电池及生物医学等领域中的应用；在Nano Letters、ACS Nano、Chemical Communications、Journal of Material Chemistry A、Carbon、Physical Review B、Applied Physics Letters等学术期刊上发表论文152篇，其中SCI影响因子在3.0以上论文40篇，现已被引用1900余次，单篇他引次数超过320次；作为项目负责人，承担国内外各类科研项目15项，其中，以青岛科技大学为第一承担单位成功申报了科技部国际科技合作专项项目1项（经费780万元），国家自然科学基金面上项目1项，山东省自然科学杰出青年基金项目1项；荣获国家技术发明二等奖、国防科学技术二等奖、全国发明展览会金奖、美国微束分析学会杰出学者奖、美国国家电镜中心访问科学家奖、中国石油和化学工业联合会科学技术奖科技进步三等奖、山东高等学校优秀科研成果一等奖、青岛市特聘专家突出贡献奖等奖项；授权美国专利2项，申请中国发明专利14项，已授权10项（第一发明人6项）。
        于立岩，青岛科技大学教授。2009年毕业于青岛科技大学材料科学与工程学院材料学专业获得博士学位；2007年被聘为青岛科技大学副教授，2009年被聘为硕士研究生导师。近年来，在Chem. Eng. J.、J. Mater. Sci、Mater. Lett、Nanotechnology等国外期刊上发表SCI收录论文十余篇。先后参与国家自然基金项目、总装备部预研项目和省自然基金重点项目的研究工作，目前作为项目负责人主持国家自然科学基金面上项目1项,主持教育部科学技术研究重点项目、省教育厅科技计划项目、青岛市科技计划项目各1项；作为主要研究人员参加科技部国际合作项目、国家自然科学基金面上项目和山东省杰青项目。11年获省高校优秀科研成果三等奖，12年获省高校优秀科研成果一等奖，13年获中国石化协会科技进步三等奖，14年获省高校优秀科研成果二等奖。申请国家发明专利5项，已获授权专利2项。