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臺大化工仿生全疏膜技術 開啟淨水新面貌

2019-12-09 23:20經濟日報 王宇昕

臺灣大學化工系特聘教授 童國倫博士團隊以「仿生全疏型多孔膜之製備及其於薄膜接觸器之應用技術開發」,日前榮獲科技部頒發的未來科技突破獎。

本次獲獎的團隊成員包含黃冠勳博士、陳亮勳博士候選人、陳奕叡博士、柯家傑博士及宜蘭大學陳建樺助理教授,團隊啟發於昆蟲皮殼層表面結構,開發出「全疏型」多孔膜,有助於水資源、碳捕捉、貴金屬回收及藥物高純度結晶等,開啟膜過濾技術的全新面貌,也參與了12月5至8日的「2019未來科技展」,期間吸引眾多民眾前來諮詢。

童教授團隊獲科技部長頒贈獎座及獎狀,(照片左起)柯家傑博士、黃冠勳博士、科技部陳...
童教授團隊獲科技部長頒贈獎座及獎狀,(照片左起)柯家傑博士、黃冠勳博士、科技部陳良基部長、童國倫教授、陳奕叡博士、及宜蘭大學陳建樺助理教授。 科技部/提供

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近年「仿生」議題逐漸發燒,技術團隊也觀察到在極惡劣環境下還能生存的昆蟲,其皮殼層上擁有特殊奈米結構,因而從中啟發製備「全疏型」多孔膜。童國倫教授表示,工業廢水在回收的步驟中,常遇到高濃度油污附著於處理的薄膜上,導致薄膜阻塞,進一步使純化系統遇到阻礙,廢水的處理則受到限制。另外,柯家傑博士補充,廢水的組成相當複雜,當一般的疏水膜面對含有界面活性劑的低表面張力進料溶液時,其疏水性質將無法抵擋溶液進入薄膜孔洞,導致程序效能降低,甚至喪失處理能力,在這種特殊情況下,需要全疏型才能夠有效處理傳統疏水膜無法處理的廢液。

全疏型薄膜能夠抵擋各種表面張力的溶液,防止薄膜孔洞造成阻塞。 臺大化工系/提供
全疏型薄膜能夠抵擋各種表面張力的溶液,防止薄膜孔洞造成阻塞。 臺大化工系/提供

童教授團隊使用化學水浴沉積法將ZnO奈米球沉積於薄膜表面,以簡單的方法製備出仿生全疏型薄膜。利用ZnO奈米球所形成的凹角(re-entrant)結構創造出不易潤濕的介穩態(Cassie-Baxter)狀態,有利於抵擋低表面張力液體的入侵,並以氟化的方式提升薄膜全疏的性質,以製備出仿生全疏型薄膜。技術也能運用於含有不同表面張力之界面活性劑 (SDS) 的廢水淨化。另外,團隊將全疏膜搭配薄膜蒸餾技術濃縮廢水,將廢水電導度由14 mS/cm提升至120 mS/cm,減廢比高於85%,並同時產出可回收利用的水,且能夠連續長期穩定操作。該技術的應用不論是對水資源、碳捕捉、貴金屬回收及藥物高純度結晶等皆以環保的角度出發,也為下一代打造出綠色友善的環境。

童國倫教授 (右) 與學生柯家傑博士 (左) 於未來科技展現場展示其得獎技術。 ...
童國倫教授 (右) 與學生柯家傑博士 (左) 於未來科技展現場展示其得獎技術。 王宇昕/攝影

詳情可連結獲獎資訊:

http://www.che.ntu.edu.tw/ntuche/cht/bulletin_content.php?id=1703

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