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    近日，天津中空纖維膜材料與膜過程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地李建新教授課題組與大連理工大學(xué)王同華教授等合作研制出一種具備自清潔功能的電催化膜反應(yīng)器。相關(guān)研究成果在近期的《德國應(yīng)用化學(xué)》(Angew. Chem. Int. Ed., 2011, 50, 2148-2150)雜志刊出，在膜研究領(lǐng)域反響強(qiáng)烈。該雜志報道：“中國科學(xué)家研制出具有自清潔功能的電催化膜反應(yīng)器”。該研究成果是李建新教授等在國際膜領(lǐng)域的原創(chuàng)性成果，對于豐富和發(fā)展膜科學(xué)以及電化學(xué)的基礎(chǔ)理論具有重要的學(xué)術(shù)價值。該雜志審稿人對該研究成果給予高度評價，認(rèn)為這是一項(xiàng)非常有意義的研究，創(chuàng)新性地提出將電催化氧化與膜分離協(xié)同作用以實(shí)現(xiàn)膜的自清潔功能，為新型膜技術(shù)的開發(fā)提供了新的思路。論文發(fā)表后受到國內(nèi)外同行的高度關(guān)注，其中德國開姆尼茨工業(yè)大學(xué)的Falko Böttger-Hiller教授表示出對該研究工作的極大興趣，并來函索要樣品的相關(guān)信息。

 

    李建新教授等在世界上首次提出以具有導(dǎo)電性的管式炭膜為基膜，采用表面修飾、溶膠-凝膠等技術(shù)和方法，將具有電催化功能的納米氧化物（如二氧化鈦）搭載于炭膜基體上制備出一種電催化膜材料。以電催化膜作為陽極和過濾膜，輔助電極為陰極，構(gòu)成膜反應(yīng)器，通過電催化與膜分離技術(shù)有機(jī)耦合，實(shí)現(xiàn)膜分離過程強(qiáng)化及膜材料自清潔雙重功能。基于電催化氧化原理，在廢水處理過程中電催化膜在低壓電場作用下（1.5-2V）將誘導(dǎo)催化膜上負(fù)載的納米催化劑分解水，產(chǎn)生氫氣和氧氣微流以及羥基自由基等強(qiáng)氧化劑；所產(chǎn)生的微流能夠有效緩解濃差極化及污染物在膜表面的沉積，而產(chǎn)生的活性氧化劑又能夠使廢水中難降解的有機(jī)物分解為易生化或礦化的小分子或CO₂和H₂O，從而實(shí)現(xiàn)該過程的高效分離作用和電催化膜自清潔雙重功能。研究結(jié)果表明：在處理200mg/L含油廢水過程中，在200min的操作時間內(nèi)，電催化膜通量保持在90%以上，化學(xué)需要量（COD）去除率達(dá)到94.4%，均優(yōu)于傳統(tǒng)膜分離過程。此外，研究結(jié)果證實(shí)這種膜反應(yīng)器對其它難降解有機(jī)工業(yè)如染料廢水、含酚廢水等處理也均表現(xiàn)出優(yōu)異性能，顯示出廣闊的應(yīng)用前景。

圖為電催化膜反應(yīng)器原理圖

 

     據(jù)悉，《德國應(yīng)用化學(xué)》(Angew. Chem. Int. Ed.) 影響因子11.83，是化學(xué)、化工及材料等領(lǐng)域最具影響力的國際學(xué)術(shù)刊物。該論文的發(fā)表標(biāo)志著中空纖維膜材料與膜過程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地建設(shè)在創(chuàng)新研究方面的重大突破。