从海水中提取饮用水、处理废水和进行肾脏透析只是使用膜过滤技术的几个重要过程。
该工艺的关键是膜过滤-一种薄的、半多孔的薄膜，允许某些物质如水通过，同时分离出其他不需要的物质。但在过去30年里，用于制造商用膜过滤器关键层的材料没有显著改善。
现在，加州大学洛杉矶分校的研究人员开发了一种新的技术，称为薄膜起飞，或T-FLO，用于制造膜过滤器。这种方法可以为制造商提供一种利用高性能塑料、金属有机框架和碳材料生产更有效、更节能的膜的方法。到目前为止，由于制造过滤器的方法受到限制，这些材料无法在工业生产中使用。
一项描述这项工作的研究发表在《纳米快报》杂志上。
“实验室里有很多材料可以很好地进行分离，但它们是不可扩展的，”加州大学洛杉矶分校材料创新教授、该研究的资深作者理查德·卡纳博士说。“有了这项技术，我们可以利用这些材料，制成可伸缩的薄膜，并使它们变得有用。”
除了他们的潜力提高使用目前的技术执行类型的过滤,膜使用T-FLO可以产生可能的新形式的过滤数组,肯说,他也是一位杰出的化学和生物化学教授材料科学和工程学,加州大学洛杉矶分校加州纳米系统研究所的一员。例如，这项技术也许有一天会使从工业排放中提取二氧化碳成为可能这将使碳转化为燃料或其他用途，同时也减少污染。
像用于海水淡化的过滤器被称为不对称膜，因为它们有两层:一层薄而密的“活性”膜。排斥大于特定尺寸的颗粒的层，以及多孔的“支撑层”。膜层，赋予膜结构，使其能够抵抗反渗透和其他过滤过程中使用的高压。加州大学洛杉矶分校的工程师在20世纪60年代发明了第一种用于海水淡化的不对称膜。
今天的不对称膜是通过在支撑层上浇铸活性层或同时浇铸活性层而制成的。但要用更先进的材料制造活性层，工程师必须使用溶剂或高温两者都会破坏支撑层或阻止活性层粘附。
在T-FLO技术中，活性层以液体的形式浇铸在玻璃或金属板上并固化，使活性层成为固体。然后加入织物增强的环氧树脂支撑层，加热膜使环氧树脂固化。
环氧树脂在支撑层中的应用是T-FLO技术的创新之处它使活性层能够首先被创建，这样它就可以在不破坏支撑层的情况下用化学品或高温处理。
然后将膜浸入水中，冲洗掉环氧树脂中产生气孔的化学物质，并将膜从玻璃或金属片上松开。
最后，用刀片将膜从板上剥离liftoff&rdquo的;这就给出了方法的名称。
“世界各地的研究人员已经证明了许多令人兴奋的新材料，它们可以比工业上更有效地分离盐、气体和有机材料，”加州大学洛杉矶分校(UCLA)博士后学者布莱恩·麦克韦里(Brian McVerry)说，他发明了T-FLO过程，是这项研究的第一作者之一。“然而，这些材料通常是在相对较厚的薄膜中制成的，它们的分离速度太慢，或者是在难以工业化规模化的小样本中制成的。
“我们已经展示了一个平台，我们相信这个平台将使研究人员能够在一个大的、薄的、不对称的膜结构中使用他们的新材料，并在实际应用中进行测试。”
研究人员测试了一种使用T-FLO从水中去除盐分的膜，它有望解决海水淡化中的一个常见问题，即微生物和其他有机物质会堵塞膜。尽管向水中添加氯可以杀死微生物，但这种化学物质也会导致大多数膜破裂。在本研究中，T-FLO膜既能抗盐又能抗氯。
在其他实验中，这种新膜还能从溶剂废弃物中去除有机物质，并能分离温室气体。
加州大学洛杉矶分校的博士生Mackenzie Anderson是这项研究的第一作者之一。
这项研究得到了美国的支持/中国清洁能源水能技术研究中心、国家科学基金。该项目与加州大学洛杉矶分校的可持续洛杉矶大挑战相一致。
在Kaner实验室开发的许多其他设备中，有一种商业膜可以将油和水分离，并清理水力压裂法留下的碎片。水力压裂技术是一种利用高压水、沙子或砾石和化学物质的混合物，从页岩中提取天然气和石油的技术。
Kaner是世界上被引用次数最多的科学研究人员之一，他是2019年美国化学家协会化学先锋奖，奖励那些对化学科学或化学专业有贡献的化学家和化学工程师。
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