新型蛭石纳米材料通道膜 实现工业废水渗透能高效回收

记者1月29日从西安建筑科技大学获悉，该校环境与市政工程学院、陕西省膜分离技术研究院团队开发的基于二维蛭石纳米材料的异质纳米通道膜，实现在高盐卤水、工业废水等实际水质条件下高效稳定的渗透能回收。相关论文成果发表在《自然·通讯》上。

　　近年来，蕴藏于海水、卤水和高盐工业废水等自然与工业资源中的“蓝色能源”——渗透能，因其储量大、可再生等特点，受到了研究者的广泛关注。浓度比重不同的水之间会产生渗透现象。渗透时对作为隔膜的半透膜产生的压力被称为渗透压力，由渗透压力产生的能量被称为渗透能。而具有离子分离特性的功能薄膜是渗透能回收的关键。

　　但在渗透能的实际回收过程中，水体的高盐浓度往往会导致分离膜的离子选择性和扩散性大幅下降，从而严重制约了相关技术的应用与推广。

　　西安建筑科技大学王磊教授团队长期专注于离子分离领域的基础研究以及海水、盐湖、工业废水中资源与能量回收的应用研究。该团队在膜分离技术领域围绕环境废弃物有价资源回收、离子精准分离、盐差能回收和分离膜污染防控等方面开展了大量基础研究工作。该团队开发的基于二维蛭石纳米材料的异质纳米通道膜，具有独特的结构，实现了离子在膜内“初步富集+二次分离”的选择性传输行为。得益于此，即使在高浓度盐度为5M （盐度梯度为500倍）的极端条件下，蛭石纳米通道膜仍表现出高效稳定的渗透能回收性能，输出功率密度可达33.76瓦每平方米。

　　王磊介绍，为了进一步证明该体系在实际高盐环境渗透能收集场景中的应用性能，团队选用多种青海当地的实际盐湖卤水进行了验证，并获得了最高25.9瓦每平方米的功率密度。这展现出该团队研发的异质纳米通道膜在实际高盐卤水、工业废水中收集渗透能的潜力，对于可持续能源的发展具有重要意义。