超潤濕膜,具有特殊潤濕性質,是基于膜材料的超親水特性或者超疏水特性制備得到的用來高效分離油水混合物的一類膜材料。
油水混合物利用親水膜或者疏水親油膜均可進行水、油分離。疏水親油膜允許油通過,表面會被油浸潤,導致膜分離性能下降,且難以重復利用。基于超疏水膜技術制備的超潤濕膜適合處理低黏度油水混合物,而在處理高黏度油水混合物時,油會附著在膜表面堵塞孔徑,應用受到限制。親水膜允許水通過,且膜會被水浸潤形成水合層,能夠有效隔絕油,使膜表面不被污染。基于超親水膜技術制備得到的超潤濕膜,在油水混合物分離領域具有明顯應用優勢。
根據新思界產業研究中心發布的
《2025-2030年中國超潤濕膜行業市場深度調研及發展前景預測報告》顯示,在石油、冶金、紡織等行業生產過程中,均會排放出含油廢水,此外,原油運輸的主要方式是油輪運輸、管道運輸,均存在泄露風險,產生油性污水。油水混合物排放進入自然界會對水體、土壤造成污染,并浪費能源、造成經濟損失。因此油水混合物有效分離技術需求迫切,膜材料是重要分離方式,超潤濕膜擁有廣闊發展前景。
目前在全球范圍內,超潤濕膜相關研究成果正在增多,例如2024年,美國得克薩斯農工大學團隊利用氧化鋅納米顆粒(ZnONP)引發的光聚合法制備得到多種超潤濕膜,研究成果以“高效光聚合法制備氧化鋅復合雙功能膜助力可持續水處理”為題發表于《Matter》期刊。
我國是工業大國,原油年消耗量大,含油廢水年產生量多,超潤濕膜研發極受重視。2023年,中國科學技術大學、重慶大學團隊利用COF納米纖維通過過濾組裝方法制備了一種堅固、疏松的COF膜,具有獨特的超潤濕性,可實現輕油/水混合物、重油/水混合物、油包水乳化液、水包油乳化液的分離,分離效率高,該研究成果發表于《Separation and Purification Technology》期刊。
新思界
行業分析人士表示,隨著科技進步,超潤濕膜技術研究還在不斷深入,例如開發智能響應超潤濕膜,其受到溫度、濕度、氣體、pH值等外部刺激時,會自動快速響應。2024年8月,我國工信部關于發布國家重點研發計劃“高性能制造技術與重大裝備”等16個重點專項2024年度項目申報指南的通知中,在高端分離膜與催化材料方面,氣體響應性超潤濕膜材料的關鍵技術被列入。
2020年,清華大學團隊介紹了一種具有SiO2/十八烷基胺(ODA)涂層的圖案化多功能響應型超潤濕膜,在不同的pH值下顯示出超疏水性(pH=7)/超親水性(pH<2或pH>13)轉變,使膜具有各向異性/各向同性的潤濕性轉變性質,該研究成果發表于《Angewandte Chemie》期刊。