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    近日，天津中空纖維膜材料與膜過程國家重點實驗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，認為這是一項非常有意義的研究，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)有機耦合，實現(xiàn)膜分離過程強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物分解為易生化或礦化的小分子或CO₂和H₂O，從而實現(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）去除率達到94.4%，均優(yōu)于傳統(tǒng)膜分離過程。此外，研究結(jié)果證實這種膜反應(yīng)器對其它難降解有機工業(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)表標志著中空纖維膜材料與膜過程國家重點實驗室培育基地建設(shè)在創(chuàng)新研究方面的重大突破。