南京大學(xué)張煒銘教授課題組在多功能雜化超濾膜水處理領(lǐng)域取得新進展

工業(yè)尾水的深度處理長久以來一直是研究的熱點和難點問題。由于其具有污染物濃度低、組分多，水質(zhì)條件復(fù)雜、波動性大等特點，通過傳統(tǒng)的單一處理單元很難實現(xiàn)水中多種污染物的同步去除。因此，迫切需要研制一種能夠同步去除水中多種低濃度量污染物的新型處理材料。

南京大學(xué)“環(huán)境功能材料與污染控制”團隊張煒銘教授課題組整合了MOFs材料對水中污染物高效吸附效果和高催化氧化活性的特點，研制了一種基于MIL-53(Fe)的MIL-PVDF雜化多功能超濾膜，用于水中不同污染物同步吸附、催化及過濾的高效去除。傳統(tǒng)的多功能雜化膜面臨著負載量和超濾性能之間的“平衡”問題。為提高吸附或催化氧化的處理效果，一般需要較高的功能顆粒負載量。但過高的負載量會導(dǎo)致顆粒團聚和膜中大孔的形成，進而影響雜化膜的超濾效果。因此，為了保證膜的超濾效果，雜化顆粒的負載量一般保持在10%以下。而本研究通過顆粒預(yù)分散、蒸發(fā)溶劑、熱致相轉(zhuǎn)化等一系列手段，制備了功能顆粒（MIL-53(Fe)顆粒）負載量超過60%的超高MOF負載量的MIL-PVDF多功能超濾雜化膜。基于其超高的顆粒負載量及其同步吸附催化性能，該雜化膜可實現(xiàn)對水溶液中亞甲基藍的高效去除。同時，由于制備過程中的孔洞尺寸限制手段，該雜化膜同時具有較好的超濾性能，可以實現(xiàn)對牛血清蛋白的高效截留。此外，由于MIL-53(Fe)顆粒的親水性，雜化過程中孔道的形成，以及膜表面粗糙度的提升，該雜化膜同樣具有較高的水通量。

本研究還對該多功能雜化超濾膜的去污機理進行了研究，探明了吸附和催化氧化之間的關(guān)系，明確了同步吸附催化氧化、超濾的去污作用機制。研究成果以題為"Simultaneous adsorption and catalytic oxidation of methylene blue by MIL-PVDF blend ultrafiltration membranes with ultrahigh MOF loading "的論文發(fā)表，被"Journal of Hazardous Materials"正式接收。博士生任逸同學(xué)為該論文第一作者，張煒銘教授為通訊作者。本研究得到了國家重點研發(fā)計劃-政府間國際科技創(chuàng)新合作重點專項和江蘇省重點研發(fā)計劃（社會發(fā)展）的資助。

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