天津工大與大連理工合作研制出自清潔電催化膜反應器
2014-04-21 21:01:13
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據天津網2011年3月8日訊 在國家自然科學基金委和教育部博士學科點專項科研基金的支持下，天津工業大學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王同華教授等合作在新型抗污染膜材料研究方面取得突破性進展，新近研制出一種具備自清潔功能的電催化膜反應器。相關研究成果以快報形式發表在近期的《德國應用化學》雜志上。
工業廢水由于其成分復雜、有機物含量高且難降解，已成為水處理領域一個全球性的難題。膜分離技術由于高效、產水質量高在工業廢水處理中引起了廣泛關注。然而，傳統的膜分離技術由于功能單一（僅具分離功能）、抗污染性差，嚴重制約其大規模化應用。因而，控制和緩解膜污染已經成為膜法水處理領域的關鍵性問題和研究熱點。
李建新教授等在世界上首次提出以具有導電性的管式炭膜為基膜，采用表面修飾、溶膠－凝膠等技術和方法，將具有電催化功能的納米氧化物（如二氧化鈦）擔載于炭膜基體上制備一種電催化膜材料。以電催化膜作為陽極和過濾膜，輔助電極為陰極，構成膜反應器，通過電催化與膜分離技術有機耦合，實現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（1.5～2.0V）將誘導催化膜上負載的納米催化劑分解水，產生氫氣和氧氣微流以及羥基自由基等強氧化劑；所產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。
研究結果表明：在處理200mg/L含油廢水過程中，在200min的操作時間內，電催化膜通量保持在90%以上，化學需要量（COD）去除率達到94.4%，均優于傳統膜分離過程。此外，研究結果證實這種膜反應器對其它難降解有機工業如染料廢水、含酚廢水等處理也均表現出優異性能，顯示出廣闊的應用前景。