Hydrophilicity improvement of PVDF-networked CdS/TiO2 photocatalytic membrane for flat-panel purification of pharmaceutical wastewater accompanied by Cr(VI) reductio
作者：Yusen Wang, Wei Li, Wen Duan, Rongxia Cui, Guocheng Liao, Nan Wang
關(guān)鍵字：Pharmaceutical wastewater; Membrane materials; Photocatalysis; Solid-liquid microinterface regulation; Chemical oxygen demand
論文來源：期刊
具體來源：https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.165220
發(fā)表時(shí)間：2025年
制藥廢水通常含有極高的化學(xué)需氧量（COD），若未經(jīng)任何處理直接排放，將會(huì)導(dǎo)致水體缺氧，產(chǎn)生生態(tài)毒性，并引發(fā)生物抗性，導(dǎo)致大量水體生物死亡和病變，嚴(yán)重威脅土壤和水體系統(tǒng)的生態(tài)安全。因此，必須對制藥廢水進(jìn)行必要的凈化處理以解決其污染問題。基于半導(dǎo)體光催化劑的太陽能廢水凈化技術(shù)因其能耗低、可持續(xù)性和無二次污染等優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注。然而，微/納米尺寸光催化材料通常具有結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定、難以再生、操作復(fù)雜等缺點(diǎn)，難以持久穩(wěn)定且大規(guī)模地進(jìn)行催化應(yīng)用。
PVDF網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的光催化膜是一種獲得大比表面積且具有出色再生能力的經(jīng)典方法。然而，由于 PVDF 纖維本身的疏水性，很難充分發(fā)揮表面暴露活性位點(diǎn)在水體系中的催化作用。在此，我們通過聚PVP改性，基于高活性的 CdS/TiO2 納米光催化劑制備了一種表面親水性得到改善的 PVDF 復(fù)合薄膜。其協(xié)同電子作用的異質(zhì)界面顯著增強(qiáng)了寬帶光的捕獲，并促進(jìn)了激子的分離與轉(zhuǎn)移，使光激子的重組過程受到抑制，從而基于平板反應(yīng)裝置在模擬太陽光照射下可以將實(shí)際藥企廢水的COD從原來的 551.1 mg/L降低至92.5 mg/L，低于一級國標(biāo)規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，由于這種 PVP 改性的 PVDF 復(fù)合薄膜同樣具有穩(wěn)定的纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和便捷的再生能力，在長時(shí)間光照活化狀態(tài)下仍呈現(xiàn)穩(wěn)定的光催化活性。
本研究基于一種固液微界面調(diào)控策略有效增強(qiáng)了 PVDF 光催化膜的水相反應(yīng)活性。后續(xù)還會(huì)在此基礎(chǔ)上做進(jìn)一步改進(jìn)，希望能在工業(yè)級制藥廢水的凈化處理方面發(fā)揮我們的技術(shù)優(yōu)勢。請各位同行和企業(yè)的朋友們多提寶貴意見！
本論文的第一完成人為王宇森碩士