近日，天津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。相关研究成果在近期的《德国应用化学》(Angew. Chem. Int. Ed., 2011, 50, 2148-2150)杂志刊出，在膜研究领域反响强烈。该杂志报道：“中国科学家研制出具有自清洁功能的电催化膜反应器”。该研究成果是李建新教授等在国际膜领域的原创性成果，对于丰富和发展膜科学以及电化学的基础理论具有重要的学术价值。该杂志审稿人对该研究成果给予高度评价，认为这是一项非常有意义的研究，创新性地提出将电催化氧化与膜分离协同作用以实现膜的自清洁功能，为新型膜技术的开发提供了新的思路。论文发表后受到国内外同行的高度关注，其中德国开姆尼茨工业大学的Falko Böttger-Hiller教授表示出对该研究工作的极大兴趣，并来函索要样品的相关信息。

 

    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）搭载于炭膜基体上制备出一种电催化膜材料。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（1.5-2V）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。

图为电催化膜反应器原理图

 

     据悉，《德国应用化学》(Angew. Chem. Int. Ed.) 影响因子11.83，是化学、化工及材料等领域最具影响力的国际学术刊物。该论文的发表标志着中空纤维膜材料与膜过程国家重点实验室培育基地建设在创新研究方面的重大突破。