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Zhu Liping 교수팀은 폴리아미드 나노미세다공성 막을 테스트하고 있습니다. 사진: Hong Hengfei 해외슬롯
최근 몇 년 동안 유기용매 나노여과 기술이 점차 등장했습니다. 이 기술은 상온 환경에서 압력을 가해 산업용 소재를 분자 수준에서 분리할 수 있어 기존 열분리 방식에 비해 에너지 소모를 대폭 줄일 수 있다. 그러나 핵심 역할을 하는 고분자막 소재는 유기용매에 쉽게 침식되고, 기공 크기가 불안정한 등의 문제점을 안고 있다.
이러한 문제에 대응하기 위해 절강대학교 고분자공학과 Zhu Liping 교수와 절강대학교 소흥연구소 연구팀은 분자층 증착법을 이용해 초박형 폴리아미드 나노입자를 제조했습니다. 미세 다공성 멤브레인은 더 이상 가열 증류 공정에 의존하지 않고 약물을 정제할 수 있도록 하여 유기 용매의 나노여과에 사용될 수 있습니다. 메인 나노여과 분리층의 두께는 수십 나노미터 범위에서 조절이 가능하다. 관련 연구논문은 최근 국제학술지 '미국화학회의 응용재료 및 인터페이스(American Chemical Society's Applied Materials and Interfaces)' 온라인판에 게재됐다. 해외슬롯
바이오 의약품 및 화학 합성과 같은 공정에서는 다량의 유기 용매가 사용됩니다. 전통적인 생산 공정에서는 일반적으로 약물을 정제하고 용매를 회수하기 위해 증류, 정류 및 기타 방법을 사용합니다. , 많은 에너지를 소비하고 비용이 많이 듭니다.
“전통적인 열 분리는 물을 끓이는 것으로 이해될 수 있습니다. 상 변화 과정은 기체 상태와 액체 상태 사이의 전환입니다. 높은 에너지 소비를 상상하는 것은 어렵지 않습니다. Zhu Liping에 따르면 업계 통계에 따르면 산업 분리 공정의 에너지 소비는 전 세계 총 에너지 소비의 약 10%—15%해외슬롯, 전체 산업 공정 에너지 소비의 45%—55%를 차지합니다. 열분리 대신 막분리 기술을 활용하면 에너지 소비를 80&~90% 절감할 수 있다.
Zhu Liping은 약물 정제 및 정제에 사용될 때 유기용매 나노여과 기술에 사용되는 폴리아미드 나노여과막은 마치 체와 같아서 활성 성분을 여과하고 분리하는 과정이 온화하고 열 민감성을 피할 수 있다고 말했습니다. 성분이 비활성화되고, 상변화가 없으며, 에너지 소비가 낮다는 것은 "이중 탄소" 전략을 지원하는 데 큰 의미가 있습니다. 그러나 기존의 수처리용 폴리아미드 나노여과막 소재는 유기용매 시스템에 적용하기 어려운 실정이며, 현재 유기용매 나노여과 기술을 산업적으로 적용한 국가는 극소수에 불과하다.
Zhu Liping 연구팀은 나노여과막의 안정성 및 여과 정확도 향상과 같은 문제를 연구하는 데 3년을 보냈습니다. 해외슬롯
“최종 제품은 ‘종이’입니다. 매우 얇아 보이지만 실제로는 3층 구조입니다. ”논문 교신저자 중 한 명이자 절강대학교 고분자공학과 부연구원인 Fang Chuanjie는 폴리에스터로 만든 부직포가 지지층으로 사용되며 두께가 얇다고 소개했습니다. 0.1% 26-0.2mm의 폴리이미드로 만들어진 다공성 상부 구조는 필터 지지층의 두께가 약 250미크론입니다. 가교된 폴리아미드로 구성된 나노여과 분리층은 분리 효과에 결정적인 역할을 합니다.
연구실에서 과학기술일보 기자는 연구원들이 비타민 B_12와 에탄올의 혼합용액을 필터탱크에 붓고 용액의 농도를 균일하게 하기 위해 자기교반기를 작동시킨 후해외슬롯, 압력조절밸브를 눌러 필터탱크에 용액을 안정적으로 공급하고, 잠시 후 필터탱크의 관로를 따라 용액에서 에탄올이 점차 분리됩니다.……
“ 필터 탱크의 바닥은 우리가 개발한 초박형 폴리아미드로 포장되어 있으며, 이 기술을 통해 비타민 B_12 약물 분자와 비슷한 크기의 다른 약물 분자를 용매에서 분리하여 농축 및 정제할 수 있습니다. ” 논문 저자 중 한 명이자 Zhejiang University 고분자 과학 및 공학과의 석사 과정 학생인 Li Fupeng이 말했습니다.
필름 전체에서 유기용매는 나노여과 분리층, 한외여과 지지층, 부직포 순으로 접촉한다. Fang Chuanjie는 중앙에 있는 한외여과 지지층은 부직포에 퍼티 층을 긁어낸 다음 물에 담가서 필름으로 굳히는 것과 같다고 설명했습니다. 이 퍼티 층의 표면은 또한 나노여과 분리 층의 형성에 참여하는 융기된 화학적 연결 지점을 생성할 수 있습니다.
Fang Chuanjie는 유기용매에서 분리되는 용질의 직경이 약 0.5&-2나노미터라고 기자들에게 말했습니다. 침투 효과와 내구성을 고려하면 나노여과막 분리층은 작은 기공을 가져야 합니다. 크기, 얇은 두께, 강한 성 등의 특성.
Zhu Liping은 이번 연구에서 팀이 기존의 계면 중합과 다른 분자층 증착 방법을 사용했다고 소개했습니다. 퍼티 표면의 화학 연결점을 사용하여 표면 화학 흡착 및 반응을 수행하여 얇은 증착을 형성했습니다. 분자 규모의 필름은 분자 층 증착 주기 수를 제어하여 필름의 두께를 정확하게 제어할 수 있으며 정밀한 스크린을 층별로 엮을 수 있습니다.
여러 번의 실험 검증을 거쳐 연구팀이 제조한 폴리아미드 필름은 표면이 매끄러우며 두께가 10%~35nm 범위에 있고 선형 제어 가능성이 있으며 균일하고 완전한 구조를 가지며 안정적인 적용성을 갖습니다. 유기 용매의 표적 물질에 효과적입니다. 여과 효율은 90% 이상입니다.
“팀의 결과는 실험실 단계에 있으며 결과 전환 계획이 진행 중입니다. ”Zhu Liping은 전 세계적으로 관련 산업이 일반적으로 초기 단계에 있으며 향후 시장 전망을 기대해 볼 가치가 있다고 말했습니다. 해외슬롯