由于紡織印染、造紙和印刷工業的快速發展，染料污染不僅帶來了嚴重的環境問題，還嚴重威脅人類健康。因此，人們一直致力于開發新材料和技術去除廢水中的染料物質。其中，納米纖維膜由于孔隙率高、比表面積大等優點，展示出了在膜分離、污水處理等領域的潛在應用，目前在構建納米纖維膜的眾多方法中，靜電紡絲技術作為一種可靈活調控纖維微形貌的紡絲手段，引起了人們的日益關注。然而，傳統的靜電紡絲技術在宏量制備納米纖維膜方面卻存在局限性，同時，由于紡絲過程中電場分布不均容易導致納米纖維的分布均勻性較差，從而嚴重影響其在染料分離方面的應用效果。因此，如何從紡絲技術角度出發，開發出既能宏量構建納米纖維膜，又可提升納米纖維分布均勻性，同時耦合功能性納米粒子，以實現高效染料分離功能的復合納米纖維膜，是極具挑戰性的關鍵科學問題。
針對上述問題，南京工業大學化工學院、材料化學工程國家重點實驗室陳蘇教授團隊通過將微流控技術與傳統的靜電紡絲技術結合，設計具有四通道的微流控芯片，可實現納米纖維膜的宏量高效制備，極大提升了紡絲效率。首先利用微流控芯片原位合成了具有均勻性的氧化石墨烯-聚多巴胺（GO-PDA）材料，然后借助微流控多通道靜電紡絲設備（南京捷納思新材料有限公司提供）高效制備了 GO-PDA/熱塑性聚氨酯（GO-PDA/TPU）復合纖維膜。有趣的是，GO-PDA 不僅提高了復合纖維膜的機械強度和親水性，而且賦予了該膜對單一和混合染料的高效吸附和分離能力。研究證明，GO-PDA/TPU 復合纖維膜對陽離子染料表現出選擇性，其中去除效率高達 99 wt%。此外，纖維膜可以連續和循環利用，在 5 次回收后仍保持高吸附率（>95 wt%），具有出色的耐用性和可重用性。該成果具有以下優點：(1)設計了特定的微流控芯片來精確控制GO和DA的反應，實現了一步法快速合成產品，且產品的均勻性極佳。(2)采用微流控靜電紡絲技術制備GO-PDA/TPU復合纖維膜，借助四通道微流控芯片，可使紡絲效率提升4倍以上。(3)GO-PDA 不僅提高了復合纖維膜的機械強度和親水性，還使其具有電負性，從而實現了染料的選擇性吸附和分離。這項工作提供了一種通過微流控技術簡便高效地合成 GO-PDA 和 GO-PDA/TPU 復合纖維膜的策略，將推動染料吸附分離膜在廢水凈化領域的發展。該研究成果于近日發表在國際重要刊物《Separation and Purification Technology》上。（Graphene oxide-polydopamine loaded uniform fibrous membranes via robust multi-channel microfluidic-electrospinning method, Separation and Purification Technology.
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