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    東華大學俞建勇院士、丁彬教授團隊《ACS Nano》:在超彈無機納米纖維氣凝膠抗污水凈化材料方面取得新進展
    2020-07-18  來源:高分子科技

      長期以來,飲用水中的致病微生物污染對人類的身體健康和生命安全造成了嚴重威脅。傳統的水凈化方法是在水中直接加入化學殺菌劑,如氯氣、次氯酸等,但其殺菌效果會隨著殺菌劑的消耗而快速降低。膜分離技術(超濾、微濾膜等)因具有較高的細菌攔截效率而被廣泛應用于水凈化領域,然而這些膜材料不具備殺菌功能,在使用過程易被微生物污染從而導致水通量急劇下降。因此,亟需開發具有抗污功能的水凈化材料。


      針對上述問題,東華大學紡織科技創新中心俞建勇院士和丁彬教授帶領的納米纖維研究團隊通過以氧化硅納米纖維、氧化硅納米顆粒為構筑基元,通過纖維冷凍成型方法在納米纖維/納米顆粒間構筑了具有可再生殺菌功能的鹵胺彈性粘結網絡,進而制備出一種具有仿絲瓜絡骨架結構的超彈氧化硅納米纖維氣凝膠。該材料具有超親水性、高孔隙率、優異的殺菌性能和抗污功能,可實現對病菌污染的飲用水的高效凈化。


    氧化硅納米纖維氣凝膠的制備及其仿生結構


      氣凝膠的纖維骨架結構不僅賦予了其超彈特性,同時其連通孔道結構有利于水的傳輸,可用作水凈化濾芯材料。其在重力作用下水過濾通量高達7000 L m-2h-1,同時可實現對大腸桿菌的高效殺滅(99.9999%);在20kPa的低驅動壓力下,水凈化通量高達57600 m-2h-1,與之前報道的水凈化材料和商用微濾膜在相似效率的情況下,通量高出1~2個數量級。此外,該材料還具有優異的抗污功能,在1min內可實現對6log細菌的脫附,是長效水凈化應用的有力保證。


    氧化硅納米纖維氣凝膠的抗污水凈化應用


      以上相關研究成果以“Biomimetic and superelastic silica nanofibrous aerogels with rechargeable bactericidal function for antifouling water disinfection”為題發表在ACS Nano上,文章DOI:10.1021/acsnano.0c03793,該論文第一作者為東華大學紡織學院的博士生王斐丁彬研究員斯陽研究員為共同通訊作者。該項研究得到國家自然科學基金、上海市教育委員會、上海市科學技術委員、中央高校基礎研究項目的大力資助。


      原文鏈接:https://doi.org/10.1021/acsnano.0c03793

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    (責任編輯:xu)
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