環(huán)保石英砂濾料8-16mm廠家在電活性分離膜領(lǐng)域取得系列研究進(jìn)展

　　環(huán)保石英砂濾料8-16mm生產(chǎn)廠家在電活性分離膜領(lǐng)域取得系列研究進(jìn)展。針對(duì)印染廢水特征污染物和新型有機(jī)污染物的處理難題，劉艷彪團(tuán)隊(duì)通過(guò)耦合電化學(xué)技術(shù)和膜分離工藝，構(gòu)筑了功能復(fù)合的電活性分離膜體系，有效結(jié)合了兩種工藝的技術(shù)特點(diǎn)，充分發(fā)揮了二者的協(xié)同作用(如對(duì)流傳質(zhì)將顯著提升電化學(xué)反應(yīng)速率，而電化學(xué)過(guò)程也將極大地緩解膜污染、縮減工藝操作單元、提高反應(yīng)速率和電流效率)，實(shí)現(xiàn)了高級(jí)氧化、電化學(xué)和微濾技術(shù)的高效集成。

　　研究進(jìn)展1. 高效降解水中有機(jī)污染物

　　作者團(tuán)隊(duì)先后以納米鐵氧氯(FeOCl)和納米金團(tuán)簇(AuNCs)為新型芬頓催化劑設(shè)計(jì)開發(fā)了高效流通式電芬頓體系。在輔助電場(chǎng)作用下，CNT選擇性催化O2的兩電子還原反應(yīng)原位生成H2O2，而納米FeOCl或AuNCs可高效催化H2O2分解為OH。與傳統(tǒng)的芬頓體系相比，該技術(shù)表現(xiàn)出傳質(zhì)速率快、pH適用范圍廣和有機(jī)物降解迅速等優(yōu)勢(shì)。在此基礎(chǔ)上，利用原位生成的H2O2與[ClO-]反應(yīng)課原位生成單線態(tài)氧(1O2)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)有機(jī)物的選擇性氧化降解。此外，本團(tuán)隊(duì)還進(jìn)一步開發(fā)了電場(chǎng)輔助的納米零價(jià)銅-CNT高效活化PMS體系，構(gòu)筑了自由基和非自由基協(xié)同高效降解污染物的反應(yīng)體系。相關(guān)研究成果發(fā)表在環(huán)境領(lǐng)域著名期刊Environmental Science & Technology(2020，54，5913)、Applied Catalysis B: Environmental(2020，260，118204)、Chemosphere (2020，244, 125525)和Industrial & Engineering Chemistry Research(2020，59, 14180，邀稿文章、封面文章)。

　　圖1：?jiǎn)尉�態(tài)氧介導(dǎo)的電化學(xué)過(guò)濾系統(tǒng)選擇性降解有機(jī)物

　　研究進(jìn)展2.價(jià)態(tài)調(diào)控法去除水中變價(jià)污染物

　　針對(duì)印染廢水中水體中的低濃度、高毒性變價(jià)重金屬離子的污染難題，作者團(tuán)隊(duì)利用輔助電場(chǎng)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)離子進(jìn)行價(jià)態(tài)調(diào)控，實(shí)現(xiàn)高毒性向低毒性的轉(zhuǎn)化，再利用對(duì)脫毒產(chǎn)物具有特異性吸附能力的納米顆粒實(shí)現(xiàn)高效吸附，先后構(gòu)建了“氧化-吸附”去除三價(jià)銻(或砷)和“吸附-還原”去除六價(jià)鉻的反應(yīng)體系。例如，利用電沉積方法制備的海膽狀納米FeOOH改性CNT濾膜可在電場(chǎng)作用下實(shí)現(xiàn)砷(III)的氧化-吸附。流通式的設(shè)計(jì)有效加速了砷(V)向?yàn)V膜表面活性位點(diǎn)的傳質(zhì)速率，遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)式間歇式反應(yīng)體系;同樣，利用TiO2/CeOx對(duì)CNT膜進(jìn)行修飾后，可在電場(chǎng)下將亞磷酸鹽氧化成磷酸鹽，而TiO2和CeOx納米顆粒對(duì)磷酸鹽的吸附去除過(guò)程也表現(xiàn)出明顯的協(xié)同作用。在此基礎(chǔ)上，利用光響應(yīng)型鐵基MOF對(duì)CNT膜進(jìn)行改性后，既可在光電協(xié)同作用下利用光激發(fā)產(chǎn)生的h+和OH•實(shí)現(xiàn)高毒性三價(jià)銻(或砷)向低毒性五價(jià)銻(或砷)秒級(jí)超快轉(zhuǎn)化，也可以利用光生電子實(shí)現(xiàn)高毒性六價(jià)鉻向低毒性三價(jià)鉻的秒級(jí)超快脫毒。相關(guān)研究成果發(fā)表在環(huán)境領(lǐng)域著名期刊Journal of Hazardous Materials(2020，400，123246;2020，389，121840;2020，in press)、Chemical Engineering Journal(2020, 387, 124155)、Science of The Total Environment(2020，710，135514)和Chemosphere(2020，245，125604)。

　　圖2：基于FeOOH-CNT的電活性濾膜體系一步實(shí)現(xiàn)砷(III)的氧化和吸附

　　研究進(jìn)展3.電活性碳納米管分離膜技術(shù)的綜述

　　作者團(tuán)隊(duì)受化學(xué)領(lǐng)域著名期刊Accounts of Chemical Research (IF=20.832) 主編Cynthia J. Burrows教授邀請(qǐng), 與哈佛大學(xué)Chad D. Vecitis教授聯(lián)合發(fā)表了題為“Prospects of an Electroactive Carbon Nanotube Membrane toward Environmental Applications” 的綜述論文。本文系統(tǒng)總結(jié)了電活性膜技術(shù)近十年來(lái)的研究進(jìn)展，歸納了改性碳納米管薄膜的制備策略(電吸附-水熱、化學(xué)螯合和浸漬-熱解)、技術(shù)的工作原理(氧化機(jī)理：直接電子轉(zhuǎn)移和間接誘導(dǎo)產(chǎn)生活性自由基;還原機(jī)理：兩電子ORR機(jī)理和原位誘導(dǎo)芬頓反應(yīng)機(jī)理)、薄膜的設(shè)計(jì)原則，以及電化學(xué)與膜分離的協(xié)同強(qiáng)化機(jī)理。本文有望為推動(dòng)電活性碳納米管膜技術(shù)在環(huán)境領(lǐng)域的規(guī)模化應(yīng)用提供理論依據(jù)和方法參考。

　　圖3：電活性碳納米管濾膜在環(huán)境方面的應(yīng)用與進(jìn)展

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