近日，西安建筑科技大學(xué)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)在國際權(quán)威期刊《自然-通訊》上發(fā)表題為《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》的最新研究。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。

　為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，提高新能源和清潔能源的占比，開發(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，蘊(yùn)藏于海水、鹵水和高鹽工業(yè)廢水等自然與工業(yè)資源中的“藍(lán)色能源”——滲透能，因其儲(chǔ)量大、可再生等特點(diǎn)，受到了研究者的廣泛關(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。

　　針對(duì)上述問題，西安建筑科技大學(xué)王磊教授膜分離團(tuán)隊(duì)開發(fā)了基于二維蛭石納米材料的異質(zhì)納米通道膜，通過獨(dú)特的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了“初步富集+二次分離”的離子輸運(yùn)過程。得益于此，即使在高濃度鹽度5M(鹽度梯度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33.76W/㎡ 。

　　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25.9W/㎡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。

　　據(jù)了解，該研究工作得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等資金的資助，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)試中心以及國家超算西安中心建大分中心也為研究開展給予了重要支持。

責(zé)任編輯：王雨蜻