可用于高效染料分离和回收的复合材料

一、背景

随着工业技术的飞速发展，海上溢油、工业废水和家庭油污已逐渐成为一个重要的社会问题，严重影响着社会的可持续发展。此外，废水通常是指毒性较高的大分子有机物，可通过水污染进入食物链，被人类摄入会导致严重疾病。染料废水主要来源于纺织和印染行业，具有水溶性好、成分复杂、毒性大、处理困难等特点，导致水环境日益恶劣，影响水生生物和微生物的生长。此外，污水中长期存在的有毒物质会通过食物链在人体内积累。因此，研究人员一直致力于开发有效的分离技术来处理由此产生的染料分子。

本文整理了五篇关于染料分离与回收的研究成果，供大家了解学习。

二、文献分析

1、康科迪亚大学叶志斌教授团队: 三甲胺 N-氧化物衍生的两性离子聚酰胺薄膜复合纳滤膜具有增强的抗染料沉积能力，可实现高效染料分离和回收

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.memsci.2022.121083

挑战

随着社会的进步，来自纺织工业的有机染料正在成为世界第二大污染物，对人类的生产生活造成了很大的困扰。因此，实现高效染料的分离与回收是必要的。

方法

康科迪亚大学化学与材料工程系叶志斌教授团队受海水鱼启发后，将一种新的二胺单体，N,N-双（3-氨基丙基）甲胺 N-氧化物（DNMAO）和三甲胺 N-氧化物（TMAO）衍生的“N+─O−”两性离子功能化，设计用于制造聚酰胺薄膜复合 (TFC) 膜，以净化染料污染的水和回收有机染料。

创新点

创新点1：该复合膜可以从 1 ppm 的低刚果红（CR）浓度的进料中完全去除 CR，证明其在生产清洁饮用水方面具有卓越的分离性能。

创新点2：在CR/NaCl混合物的纯化和回收试验中，实现了低染料损失率（6.22%）和高脱盐率（85.6%）。

2、天津工业大学李建新&耿宏章教授团队: 具有导电性能的 MXene-PANI/PES 复合超滤膜用于防污和染料去除

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.memsci.2022.121271

挑战

复合膜的出现为减少膜污染提供了一个新的研究方向。通过适当的方法在膜基质内结合 MXene 和 PANI 制备具有导电性的分离膜是防止膜污染的有前途的解决方案。

方法

天津工业大学材料科学与工程学院李建新&耿宏章教授团队将聚苯胺 (PANI) 和 Ti3C2TX (MXene) 通过静电组装方法结合，用PANI调整 MXene 层之间的距离并构建导电网络，制备了MXene-PANI/PES复合膜。

创新点

创新点1：对膜施加负电压后，膜表面周围的负电荷在静电排斥力的作用下排斥带负电的污染物，从而有效减少污染物在膜表面的富集，FRR达到93.7%。

创新点2：在保证膜电导率的基础上，提高了膜的通透性、选择性分离和抗污染能力。

3、湖北大学李玲团队: Co掺杂Fe金属有机骨架MIL-101(Fe,Co)的合成及水中有机染料的高效降解

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.seppur.2022.122300

挑战

随着民族工业的快速发展，废水处理不当带来的环境问题与人类健康密切相关。染料废水主要来源于纺织和印染行业，具有水溶性好、成分复杂、毒性大、处理困难等特点。因此，有效去除水中染料的方法对环境的可持续发展至关重要。

方法

湖北大学有机功能分子合成与应用教育部重点实验室李玲团队为了进一步提高MIL-101的催化性能，采用溶剂热法合成了钴掺杂MIL-101(Fe，Co)。通过调节钴掺杂比例，得到了催化活性最好的MIL-101(Fe，Co20%)。

创新点

创新点1：与单一金属MIL-101(Fe)相比，其降解性能有了很大的提高，去除时间缩短，仅20 min内TOC的去除率就高达80%。

创新点2：MIL-101(Fe，Co20%)/PMS体系具有良好的pH适应性和抗阴离子干扰能力。

4、长春工业大学吕雪团队: 不同链长Na+MMT/离子液体(ILS)改性高性能PVDF膜：染料从O/W乳液中的吸附分离

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.seppur.2022.122516

挑战

当前，水环境的持续恶化是对可持续发展社会的严重威胁。因此，迫切需要一种既能去除染料又能去除油/水的防污膜。

方法

长春工业大学化学工程学院吕雪团队将改性钠蒙脱土(Na+MMT)与聚偏氟乙烯(PVDF)共混制备了一系列不同链长的离子液体(ILS)。所得ILS-Na+MMT膜在相变法分离染料和乳化废水中表现出优良的亲水性和分离性能。

创新点

创新点1：具有最佳阳离子链的ILS具有较高的亲水性，制备的P-IL12-M膜具有良好的亲水性稳定水化层，且膜的孔隙率和平均孔径也有所提高。

创新点2：PVDF/IL-Na+MMT膜与纯PVDF膜相比，染料通量提高了671%，染料过滤去除率达到99.99%。

5、那加兰邦国立理工学院Debarun Dhar Purkayastha教授团队: 用双功能超亲水/水下超疏油2D Ti3C2Tx Mxene-PAN膜高效油水分离和吸附废水中有机染料

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.seppur.2022.122636

挑战

将二维 Ti3C2TX MXene 纳米薄片结合到聚合物膜中，作为提高油水分离膜效率的一种方式，激起了研究人员的热情。

方法

那加兰邦国立理工学院Debarun Dhar Purkayastha教授团队开发了一种通过真空过滤在纳米纤维 PAN 膜上制造二维 Ti3C2TX MXene 纳米薄片的简单方法。超亲水/水下超疏油 MXene-PAN 膜由于其固有的亲水性、低油滴粘附性和 2D Ti3C2TX MXene 纳米片的规则堆叠，在各种油水乳液中表现出显着的分离性能。

创新点

创新点1：MXene-PAN 膜可以有效吸附含油废水中的有机染料，具有卓越的双重功能。

创新点2：该膜在酸、碱、盐和热水介质等腐蚀性环境条件下具有显着的化学稳定性，在恶劣环境下也能有优异的性能。