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东华大学俞建勇院士、丁彬教授团队《ACS Nano》:在超弹无机纳米纤维气凝胶抗污水净化材料方面取得新进展
2020-07-18  来源:高分子科技

  长期以来,饮用水中的致病微生物污染对人类的身体健康和生命安全造成了严重威胁。传统的水净化方法是在水中直接加入化学杀菌剂,如氯气、次氯酸等,但其杀菌效果会随着杀菌剂的消耗而快速降低。膜分离大发排列3(超滤、微滤膜等)因具有较高的细菌拦截效率而被广泛应用于水净化领域,然而这些膜材料不具备杀菌功能,在使用过程易被微生物污染从而导致水通量急剧下降。因此,亟需开发具有抗污功能的水净化材料。


  针对上述问题,东华大学纺织科技创新中心俞建勇院士和丁彬教授带领的纳米纤维研究团队通过以氧化硅纳米纤维、氧化硅纳米颗粒为构筑基元,通过纤维冷冻成型方法在纳米纤维/纳米颗粒间构筑了具有可再生杀菌功能的卤胺弹性粘结网络,进而制备出一种具有仿丝瓜络骨架结构的超弹氧化硅纳米纤维气凝胶。该材料具有超亲水性、高孔隙率、优异的杀菌性能和抗污功能,可实现对病菌污染的饮用水的高效净化。


氧化硅纳米纤维气凝胶的制备及其仿生结构


  气凝胶的纤维骨架结构不仅赋予了其超弹特性,同时其连通孔道结构有利于水的传输,可用作水净化滤芯材料。其在重力作用下水过滤通量高达7000 L m-2h-1,同时可实现对大肠杆菌的高效杀灭(99.9999%);在20kPa的低驱动压力下,水净化通量高达57600 m-2h-1,与之前报道的水净化材料和商用微滤膜在相似效率的情况下,通量高出1~2个数量级。此外,该材料还具有优异的抗污功能,在1min内可实现对6log细菌的脱附,是长效水净化应用的有力保证。


氧化硅纳米纤维气凝胶的抗污水净化应用


  以上相关研究成果以“Biomimetic and superelastic silica nanofibrous aerogels with rechargeable bactericidal function for antifouling water disinfection”为题发表在ACS Nano上,文章DOI:10.1021/acsnano.0c03793,该论文第一作者为东华大学纺织学院的博士生王斐丁彬研究员斯阳研究员为共同通讯作者。该项研究得到国家自然科学基金、上海市教育委员会、上海市科学大发排列3委员、中央高校基础研究项目的大力资助。


  原文链接:https://doi.org/10.1021/acsnano.0c03793

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(责任编辑:xu)
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