近日，首批教育部黃大年式教師團(tuán)隊天津工業(yè)大學(xué)“纖維新材料”骨干成員——趙健副教授報道了一種可以用于連續(xù)、快速處理污染物廢水（包括印染廢水以及“Emerging pollutants”廢水）的新型光催化膜材料，以聚醚砜PES多孔膜為基膜材料，通過二步法組合涂覆功能層（連續(xù)離子層吸附反應(yīng)SILAR法，原位化學(xué)氧化還原法）硫化鎘/聚吡咯設(shè)計制備了Cds/PPy@PES光催化復(fù)合多孔膜，在模擬太陽光照射下，Cds/PPy@PES可完成持續(xù)、高效的污染物動態(tài)移除，在排除截留的情況下，控制處理流量為13~19 L·m2·h-1時，單次移除效率高達(dá)82%，且可穩(wěn)定維持10h以上，通過簡單地2~3個組件單元串聯(lián)組合，可達(dá)到接近100%的移除效率，實(shí)現(xiàn)了污染廢水“All effluent input—All clean outcome”類超濾模式的全潔凈輸出。該工作以“Ultra-highly photocatalytic removal of pollutants by polypyrrole/cadmium sulfide/polyether sulfone hybrid porous membrane in single-pass mode”為題發(fā)表于國際TOP期刊《Chemical Engineering Journal，2022， 432， 134300》上。文章第一和通訊作者為紡織科學(xué)與工程學(xué)院趙健副教授。
借助UV-vis-NIR、VB-XPS、瞬態(tài)熒光光譜、ICP-AES等測試分析手段，探討了Cds/PPy@PES異質(zhì)結(jié)的導(dǎo)帶、禁帶位置，禁帶寬度、表觀量子效率以及導(dǎo)電聚合物的保護(hù)與光熱促進(jìn)作用，分析了光催化過程中活性氧物種（ROS）的捕獲與猝滅行為，闡明了單向死端過濾模式下的光催化機(jī)理；并通過TOC、GC/MS聯(lián)用對污染物中間產(chǎn)物進(jìn)行了分析，探明了污染物降解機(jī)制。在已有研究工作基礎(chǔ)上（Zhao Jian*，et al. ，Journal of Colloid and Interface Science，2019，534，480-489；2019，557，94-102；IF：8.128），該方案將光催化-膜分離作用融為一體，為進(jìn)一步解決當(dāng)前納米光催化粒子易流失、回用難以及污染物的快速移除與膜污染等問題，提供了新的途徑。
在高效利用太陽能破解環(huán)境污染與淡水危機(jī)方面，團(tuán)隊（“纖維新材料”創(chuàng)新團(tuán)隊是肖長發(fā)教授創(chuàng)設(shè)的由天津工業(yè)大學(xué)紡織、材料學(xué)院教師組成的，2018年入選教育部首批黃大年式教師團(tuán)隊，當(dāng)前負(fù)責(zé)人為黃慶林教授）兩位骨干趙健&黃慶林通力合作，開展了一些卓有成效的工作，運(yùn)用近場 3D 靜電直寫技術(shù)制備了具有規(guī)整孔結(jié)構(gòu)的 PVDF 納米纖維膜，其水通量可達(dá) 1020.7 L m?2 h?1以上，粒子截留率 超過96.7%，可用于精確的篩分及膜乳化過程；利用靜電紡絲技術(shù)構(gòu)筑“Janus”結(jié)構(gòu)的疏水和吸水雙層功能性的 PAN/PVDF-ATO 納米纖維膜，使光熱效應(yīng)發(fā)生在界面局部，PAN/PVDF-ATO 納米纖維膜的太陽能膜蒸餾效率達(dá) 0.93 kg m?2 h?1，有望用于高效的太陽能膜蒸餾領(lǐng)域。以上成果分別發(fā)表于膜領(lǐng)域一流期刊《Journal of Membrane Science》（2021，618，118709和2021，635，119500，IF:8.742）上。
原文鏈接：
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