膜分离技术，可以让天更蓝水更清

徐强

膜分离技术由于兼有分离、浓缩、纯化和精制的功能，又有高效、节能、环保、易于控制等特征，目前已广泛应用于化工、环保、能源、水处理、碳捕集等领域，产生了巨大的经济和社会效益，已成为当今分离科学中最重要的手段之一。张亚涛则是这一新兴科技领域的年轻学术带头人。

不懈追求 硕果累累

张亚涛于2009年9月获浙江大学博士学位，随后受聘到郑州大学化工与能源学院任教至今，历任讲师、副教授、直聘教授。近几年，主要围绕有机/无机杂化膜制备及应用展开研究，通过调控零维、一维、二维纳米材料与高分子膜材料的微观结构，制备了具有持续抗菌性能的杂化超滤膜；用于分离染料和盐的疏松纳滤膜；高效捕集二氧化碳的气体分离膜。研究结果为设计和构建性能优良稳定的有机/无机杂化膜及高效可控的传质、分离过程提供了新的思路和方法，为开发具有不同用途的功能膜提供了重要理论依据。期间，张亚涛教授还受国家留学基金委资助，作为访问学者（博士后）赴澳大利亚新南威尔士大学联合国教科文组织膜科学与技术中心进行了为期一年的合作研究。

由于长期扎根于膜分离领域一线研究，张亚涛教授取得了丰硕成果。目前，主持或完成国家自然科学基金2项、教育部博士点基金1项，河南省高校科技创新人才支持计划1项，中国博士后基金面上资助和特别资助各1项。以第一/通讯作者在AIChE Journal、Journal of Materials Chemistry A、ACS Applied Materials and Interfaces、Journal of Membrane Science等期刊发表SCI论文50篇，他引超500次。获河南省科技进步三等奖1项（排名第一）、教育部技术发明二等獎1项（排名第三）、教育部自然科学二等奖1项（排名第四）、河南省高校科技创新人才（2016）、河南省教育厅学术技术带头人（2016）、浙江省优秀博士论文（2011）。

开拓创新 勇攀高峰

近年来的研究工作主要围绕有机/无机杂化材料及膜制备： （1）有机/无机纳米复合凝胶固定化酶膜反应器去除低浓度CO2的研究； （2）有机/无机杂化超滤膜、疏松纳滤膜构建及应用。

（1）有机/无机纳米复合凝胶固定化酶膜反应器去除低浓度二氧化碳

在获得纳米凝胶固定化高活性碳酸酐酶的基础上，设计了一种新型的两通道交叉接触式纳米复合凝胶固定化酶膜反应器，成功将纳米复合凝胶固定化碳酸酐酶高效地结合到膜技术中，验证了该酶膜生物反应器对于低浓度CO2良好的捕集性能和运行稳定性。在最佳操作条件下，该酶膜反应器的CO2/N2、CO2/O2的选择性分别为820、330，CO2渗透率为1.65×10-8mol/（m2·s·Pa），且该反应器具有良好的稳定性。同时，为了探明CO2在该酶膜反应器中的促进传递机理，通过对纳米复合凝胶固定化酶膜反应器促进传递CO2的传质分析，建立了其传质动力学模型，得到了该酶膜反应器中CO2的浓度分布。

（2）有机/无机杂化抗菌超滤膜、疏松纳滤膜制备及应用

将产于河南本土的埃洛石纳米管用于抗菌超滤膜的制备，一方面为高效抗菌剂的制备提供了一种无机载体，同时为耐生物污染膜的制备提供了思路和方法；提出了将氧化石墨烯用于抗菌超滤膜的制备，为制备抗菌纳滤膜、反渗透膜等提供了借鉴和思路。埃洛石纳米管是一种天然的无机纳米材料，两端开口，具有优良的亲水性且易于改性，为获得性能优良的功能膜提供了保障；相对于零维、一维纳米材料，二维的氧化石墨烯片层材料，在提高膜的机械性能方面更具优势，同时氧化石墨烯本身具有抗菌性能，无需再负载抗菌剂，膜的制备过程更简便。

对染料纯化、染料废水的处理及回用均离不开对电解质的去除，然而传统纳滤膜对于二价盐的截留过高，难以有效实现染料和盐的分离。针对上述问题，申请人采用共混法及原位合成法引入功能化的纳米材料，通过相转化法制备有机/无机杂化疏松纳滤膜，旨在实现活性染料与电解质的有效分离。该研究成果在郑州鸿盛数码科技股份有限公司得到初步应用，用于喷墨印花染料的分离与纯化，取得明显效果。