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 Journal,2022, 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-NIR、VB-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TOC、GC/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 Science,2019,534,480-489;2019,557,94-102;IF:8.128),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。
图 不同数量膜组件对目标污染物a)TC & b)MB的动态移除率;c)活性氧(ROS)种类捕获情况检测;d)OH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
原文链接:
Zhao Jian*,Tian Shengnan,Huang Qinglin *, Fan Linpeng, Xiao Changfa,Chemical Engineering Journal,2022, 432, 134300
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1385894721058721?via%3Dihub
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