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天津工業大學趙健/黃慶林 CEJ:光催化多孔膜材料用于高效處理污染物廢水
2022-01-15  來源:高分子科技

  近日,首批教育部黃大年式教師團隊——天津工業大學纖維新材料團隊報道了一種可以用于連續、快速處理污染物廢水(包括印染廢水以及“Emerging pollutants”廢水)的新型光催化膜材料,以聚醚砜PES多孔膜為基膜材料,通過二步法組合涂覆功能層(連續離子層吸附反應SILAR法,原位化學氧化還原法)硫化鎘/聚吡咯設計制備了Cds/PPy@PES光催化復合多孔膜,在模擬太陽光照射下,Cds/PPy@PES可完成持續、高效的污染物動態移除,在排除截留的情況下,控制處理流量為13~19 L·m2·h-1時,單次移除效率高達82%,且可穩定維持10h以上,通過簡單地2~3個組件單元串聯組合,可達到接近100%的移除效率,實現了污染廢水“All effluent input—All clean outcome”類超濾模式的全潔凈輸出。該工作以Ultra-highly photocatalytic removal of pollutants by polypyrrole/cadmium sulfide/polyether sulfone hybrid porous membrane in single-pass mode為題發表于國際TOP期刊《Chemical Engineering Journal2022, 432, 134300》上。文章第一和通訊作者為紡織科學與工程學院趙健副教授,共同通訊作者為黃慶林教授


 

  借助UV-vis-NIRVB-XPS、瞬態熒光光譜、ICP-AES等測試分析手段,探討了Cds/PPy@PES異質結的導帶、禁帶位置,禁帶寬度、表觀量子效率以及導電聚合物的保護與光熱促進作用,分析了光催化過程中活性氧物種(ROS)的捕獲與猝滅行為,闡明了單向死端過濾模式下的光催化機理;并通過TOCGC/MS聯用對污染物中間產物進行了分析,探明了污染物降解機制。在已有研究工作基礎上(Zhao Jian*et al. ,Journal of Colloid and Interface Science2019534480-489201955794-102IF8.128),該方案將光催化-膜分離作用融為一體,為進一步解決當前納米光催化粒子易流失、回用難以及污染物的快速移除與膜污染等問題,提供了新的途徑。

 

 不同數量膜組件對目標污染物aTC & bMB的動態移除率;c)活性氧(ROS)種類捕獲情況檢測;dOH猝滅熒光物質分析;e)光催化與污染物移除機理;f)污染物降解過程中間產物的氣相色譜-質譜譜圖


  在高效利用太陽能破解環境污染與淡水危機方面,團隊(纖維新材料創新團隊是肖長發教授創設的由天津工業大學紡織、材料學院教師組成的,2018年入選教育部首批黃大年式教師團隊,當前負責人為黃慶林教授)兩位骨干趙健&黃慶林通力合作,開展了一些卓有成效的工作,運用近場 3D 靜電直寫技術制備了具有規整孔結構的 PVDF 納米纖維膜,其水通量可達 1020.7 L m?2 h?1以上,粒子截留率 超過96.7%,可用于精確的篩分及膜乳化過程;利用靜電紡絲技術構筑“Janus”結構的疏水和吸水雙層功能性的 PAN/PVDF-ATO 納米纖維膜,使光熱效應發生在界面局部,PAN/PVDF-ATO 納米纖維膜的太陽能膜蒸餾效率達 0.93 kg m?2 h?1,有望用于高效的太陽能膜蒸餾領域。以上成果分別發表于膜領域一流期刊《Journal of Membrane Science》(20216181187092021635119500IF:8.742)上。


  原文鏈接:

  Zhao Jian*Tian ShengnanHuang Qinglin * Fan Linpeng Xiao ChangfaChemical Engineering Journal2022, 432, 134300

  https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1385894721058721?via%3Dihub

  下載:Ultra-highly photocatalytic removal of pollutants by polypyrrole/cadmium sulfide/polyether sulfone hybrid porous membrane in single-pass mode

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(責任編輯:xu)
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