天津工大与大连理工合作研制出自清洁电催化膜反应器
2014-04-21 21:01:13
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据天津网2011年3月8日讯 在国家自然科学基金委和教育部博士学科点专项科研基金的支持下，天津工业大学中空纤维膜材料与膜过程国家重点实验室培育基地李建新教授课题组与大连理工大学王同华教授等合作在新型抗污染膜材料研究方面取得突破性进展，新近研制出一种具备自清洁功能的电催化膜反应器。相关研究成果以快报形式发表在近期的《德国应用化学》杂志上。
工业废水由于其成分复杂、有机物含量高且难降解，已成为水处理领域一个全球性的难题。膜分离技术由于高效、产水质量高在工业废水处理中引起了广泛关注。然而，传统的膜分离技术由于功能单一（仅具分离功能）、抗污染性差，严重制约其大规模化应用。因而，控制和缓解膜污染已经成为膜法水处理领域的关键性问题和研究热点。
李建新教授等在世界上首次提出以具有导电性的管式炭膜为基膜，采用表面修饰、溶胶－凝胶等技术和方法，将具有电催化功能的纳米氧化物（如二氧化钛）担载于炭膜基体上制备一种电催化膜材料。以电催化膜作为阳极和过滤膜，辅助电极为阴极，构成膜反应器，通过电催化与膜分离技术有机耦合，实现膜分离过程强化及膜材料自清洁双重功能。基于电催化氧化原理，在废水处理过程中电催化膜在低压电场作用下（1.5～2.0V）将诱导催化膜上负载的纳米催化剂分解水，产生氢气和氧气微流以及羟基自由基等强氧化剂；所产生的微流能够有效缓解浓差极化及污染物在膜表面的沉积，而产生的活性氧化剂又能够使废水中难降解的有机物分解为易生化或矿化的小分子或CO2和H2O，从而实现该过程的高效分离作用和电催化膜自清洁双重功能。
研究结果表明：在处理200mg/L含油废水过程中，在200min的操作时间内，电催化膜通量保持在90%以上，化学需要量（COD）去除率达到94.4%，均优于传统膜分离过程。此外，研究结果证实这种膜反应器对其它难降解有机工业如染料废水、含酚废水等处理也均表现出优异性能，显示出广阔的应用前景。