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    近日，天津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。相關研究成果在近期的《德國應用化學》(Angew. Chem. Int. Ed., 2011, 50, 2148-2150)雜志刊出，在膜研究領域反響強烈。該雜志報道：“中國科學家研制出具有自清潔功能的電催化膜反應器”。該研究成果是李建新教授等在國際膜領域的原創性成果，對于豐富和發展膜科學以及電化學的基礎理論具有重要的學術價值。該雜志審稿人對該研究成果給予高度評價，認為這是一項非常有意義的研究，創新性地提出將電催化氧化與膜分離協同作用以實現膜的自清潔功能，為新型膜技術的開發提供了新的思路。論文發表后受到國內外同行的高度關注，其中德國開姆尼茨工業大學的Falko Böttger-Hiller教授表示出對該研究工作的極大興趣，并來函索要樣品的相關信息。

 

    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）搭載于炭膜基體上制備出一種電催化膜材料。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（1.5-2V）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。

圖為電催化膜反應器原理圖

 

     據悉，《德國應用化學》(Angew. Chem. Int. Ed.) 影響因子11.83，是化學、化工及材料等領域最具影響力的國際學術刊物。該論文的發表標志著中空纖維膜材料與膜過程國家重點實驗室培育基地建設在創新研究方面的重大突破。