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天津工业大学赵健/黄庆林 CEJ:光催化多孔膜材料用于高效处理污染物废水
2022-01-15  来源:高分子科技

  近日,首批教育部黄大年式教师团队——天津工业大学纤维新材料团队报道了一种可以用于连续、快速处理污染物废水(包括印染废水以及“Emerging pollutants”废水)的新型光催化膜材料,以聚醚砜PES多孔膜为基膜材料,通过二步法组合涂覆功能层(连续离子层吸附反应SILAR法,原位化学氧化还原法)硫化镉/聚吡咯设计制备了Cds/PPy@PES光催化复合多孔膜,在模拟太阳光照射下,Cds/PPy@PES可完成持续、高效的污染物动态移除,在排除截留的情况下,控制处理流量为13~19 L·m2·h-1时,单次移除效率高达82%,且可稳定维持10h以上,通过简单地2~3个组件单元串联组合,可达到接近100%的移除效率,实现了污染废水“All effluent input—All clean outcome”类超滤模式的全洁净输出。该工作以Ultra-highly photocatalytic removal of pollutants by polypyrrole/cadmium sulfide/polyether sulfone hybrid porous membrane in single-pass mode为题发表于国际TOP期刊《Chemical Engineering Journal2022, 432, 134300》上。文章第一和通讯作者为纺织科学与工程学院赵健副教授,共同通讯作者为黄庆林教授


 

  借助UV-vis-NIRVB-XPS、瞬态荧光光谱、ICP-AES等测试分析手段,探讨了Cds/PPy@PES异质结的导带、禁带位置,禁带宽度、表观量子效率以及导电聚合物的保护与光热促进作用,分析了光催化过程中活性氧物种(ROS)的捕获与猝灭行为,阐明了单向死端过滤模式下的光催化机理;并通过TOCGC/MS联用对污染物中间产物进行了分析,探明了污染物降解机制。在已有研究工作基础上(Zhao Jian*et al. ,Journal of Colloid and Interface Science2019534480-489201955794-102IF8.128),该方案将光催化-膜分离作用融为一体,为进一步解决当前纳米光催化粒子易流失、回用难以及污染物的快速移除与膜污染等问题,提供了新的途径。

 

 不同数量膜组件对目标污染物aTC & bMB的动态移除率;c)活性氧(ROS)种类捕获情况检测;dOH猝灭荧光物质分析;e)光催化与污染物移除机理;f)污染物降解过程中间产物的气相色谱-质谱谱图


  在高效利用太阳能破解环境污染与淡水危机方面,团队(纤维新材料创新团队是肖长发教授创设的由天津工业大学纺织、材料学院教师组成的,2018年入选教育部首批黄大年式教师团队,当前负责人为黄庆林教授)两位骨干赵健&黄庆林通力合作,开展了一些卓有成效的工作,运用近场 3D 静电直写技术制备了具有规整孔结构的 PVDF 纳米纤维膜,其水通量可达 1020.7 L m?2 h?1以上,粒子截留率 超过96.7%,可用于精确的筛分及膜乳化过程;利用静电纺丝技术构筑“Janus”结构的疏水和吸水双层功能性的 PAN/PVDF-ATO 纳米纤维膜,使光热效应发生在界面局部,PAN/PVDF-ATO 纳米纤维膜的太阳能膜蒸馏效率达 0.93 kg m?2 h?1,有望用于高效的太阳能膜蒸馏领域。以上成果分别发表于膜领域一流期刊《Journal of Membrane Science》(20216181187092021635119500IF:8.742)上。


  原文链接:

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

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

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

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