天津工业大学在柱芳烃-MXene复合膜高效分离抗生素水研究方面取得新进展

抗生素作为一种新型污染物广泛地出现在多种环境介质中,如污水、土壤和地表水等。它不仅可能会对一些敏感性生物产生毒害作用,还会导致抗性细菌和抗性基因的产生,对生态系统产生冲击。因此,快速、高效地从水中分离除去抗生素具有重要意义。

二维层状MXene材料具有规整的层间结构,被认为是一种极具潜力的膜分离材料。然而,该类材料易发生面对面的堆积,从而形成致密结构并限制水的渗透,导致分离性能降低。柱芳烃具有刚性骨架结构和多位点协同单元,能够有效抑制二维层状MXene聚集。基于此,近日,我校分离膜与膜过程国家重点实验室和化学学院刘义教授团队的孙跃教授等,以典型的二维层状材料MXene纳米片为研究对象,通过一种全新的化学修饰方法,构建了具有高度规整结构的有机(柱芳烃)-无机(MXene)复合膜材料,实现了抗生素水的高效纯化(图1)。

 

天津工业大学在柱芳烃-MXene复合膜高效分离抗生素水研究方面取得新进展

研究表明,柱芳烃上下缘基团通过共价作用锚定于MXene纳米片,不仅提升了片层间的作用力,而且增大了MXene纳米片的层间距,有利于抗生素水的高效分离。该复合膜材料在强酸强碱条件下仍表现出优异的分离性能、出色的抗污染能力和良好的稳定性。与同类二维膜相比,有机-无机复合膜在相近截留性能下(>95%),渗透通量提高了100倍。本研究为功能化二维膜材料设计提供了新策略,有望进一步应用在海水淡化和能量存储等领域。

上述研究成果得到国家重点研发计划2021YFB3802200支持,发表在国际知名杂志Angew. Chem. Int. Ed.2022, doi.org/10.1002/anie.202200482,天津工业大学为第一完成单位。

(审稿:化学学院 许世超 ;分离膜与膜过程国家重点实验室 何本桥 编辑;宣传部 蒋闯)

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原文链接:https://news.tiangong.edu.cn/2022/0228/c665a75480/page.htm

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