(en, b) SEM-bilder och (c) av AFM-bild ZIF-8-belagt meshmembran; (d) Fotografiet av flera oljedroppar på det ZIF-8-belagda meshmembranet. Kredit:©Science China Press
Frekventa oljeutsläpp under oljetransporter har blivit ett kritiskt globalt miljö- och ekonomiskt problem. Traditionell olje-vatten-separeringsteknik, inklusive centrifugering, filtrering, upplöst luftflotation, oljeskummare och adsorption, har låg verkningsgrad och förbrukar stora mängder energi under komplexa separationsprocesser.
Membranseparation är ett lovande och ekonomiskt tillvägagångssätt för att hantera energi- och miljöutmaningar. Inspirerad av anti-vätningsbeteendet hos en oljedroppe på fiskfjäll i vatten, forskare har utvecklat undervattens superoleofoba material de senaste åren. Dock, vissa organiska polymermembran förlorar olje-vattenseparationsförmåga vid hög temperatur eller exponering för organiska lösningsmedel. Dessutom, Att producera de flesta oorganiska membran medför komplexa beredningsprocesser.
För att lösa dessa problem, Ming Xue och medarbetare från Jilin University, Kina, har infört en mikro/nanostruktur i ett MOF-membran för att förbättra vatten/olja-separationens effektivitet. Deras resultat publiceras i Vetenskap Kina Material .
(en, b) Fotografier av olja-vatten-separationsprocessen med användning av det ZIF-8-belagda meshmembranet; (c, d) Oljekontaktvinklar under vatten (UWOCA) för det ZIF-8-belagda nätmembranet efter värmebehandling under olika temperaturer och nedsänkning i olika organiska lösningsmedel. Kredit:©Science China Press
"Vi konstruerade framgångsrikt ett ZIF-8-belagt nätmembran med utmärkt olje-vattenseparationsprestanda genom att helt enkelt sänka ned nätet i en prekursorlösning vid rumstemperatur och atmosfärstryck, ", sa prof. Xue. "Membranet visar superoleofoba egenskaper under vattnet, som tillskrivs mikro- och nanostrukturen på ytan av det ZIF-8-belagda membranet. Vattenfasen sugs in i mikro- och nanohierarkiska strukturen av membranytan, bildar ett barriärskikt, som gör att vattenfasen snabbt kan passera genom membranet via gravitationen, och avvisar oljefasen. Det här är separationsmekanismen."
Detta MOF-membran uppvisar utmärkt separationseffektivitet på över 99,99 procent för olika olje-vattenblandningar med restoljehalten i det uppsamlade vattnet mindre än 4 ppm. Den visar också ett anmärkningsvärt vattenflöde så högt som 10, 2000 l/m 2 h och högre oljeinträngningstryck på 6400 Pa. När det gäller stabilitet, Xue sa, "Detta membran uppvisar enastående stabilitet under hög temperatur (200°C) och när det utsätts för olika organiska lösningsmedel (tetrahydrofuran (THF), N, N'-dimetylformamid (DMF), N-metyl-2-pyrrolidon (NMP), diklormetan (DCM) och n-hexan) nedsänkning."
"Mer viktigt, " han lade till, "baserat på dess enkla tillverkningsmetod och de lättillgängliga och billiga materialen, denna typ av MOF-membran kan lätt förstoras, och kan behandla en stor mängd olje-vattenblandning."
