摻硼金剛石複合膜微結構調控及其自清洗機理研究

《摻硼金剛石複合膜微結構調控及其自清洗機理研究》是依託天津理工大學，由李曉偉擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：摻硼金剛石複合膜微結構調控及其自清洗機理研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：李曉偉
• 依託單位：天津理工大學

項目摘要

電化學水處理和膜分離是近年發展起來、環境友好的新型水處理技術，但膜污染制約膜技術的發展，高能耗局限電化學水處理的推廣。故本項目創新性提出將膜技術與電化學技術結合，以多孔鈦膜為載體，在其表面化學氣相沉積摻硼金剛石膜（BDD），對鈦膜做表面改性，製備耐腐蝕、抗污染、自清洗的Ti/BDD複合膜材料。處理污水時膜分離起主導作用，同時將複合膜做陽極通以低電壓（3v左右），配合普通陰極，利用BDD優異電催化特性，對附著在膜表面及孔內污染物進行電催化降解，實現膜自清潔，保持高通量，解決傳統膜材料抗污染性差的缺陷。具體地，以製備適用污水處理的穩定性高、使用壽命長的自清洗複合膜材料為目標，探討不影響膜通量的複合膜微孔結構調控工藝，考察金剛石膜與鈦膜間化學鍵合的表面界面反應，最佳化工藝流程，獲得微結構調控工藝參數；構造自清洗電化學膜組件，探索電化學清洗與膜分離協同作用機制，最佳化膜反應器系統，掌握複合膜抗污染機理

結題摘要

在詳細討論各HFCVD工藝參數對金剛石膜沉積質量影響的基礎上，得到了適用於電化學膜反應器系統的複合膜製備工藝，對金剛石膜電極無選擇性電催化氧化降解有機污染物的反應過程、機理進行了評價表征。自行設計組裝了電化學膜反應器組件系統，評價了操作參數對處理結果的影響，建立了電化學耦合膜分離的協同作用模型：由於金剛石膜對基底孔徑的調節作用以及金剛石膜特殊的吸附惰性，即使不複合電催化過程，複合膜的抗污染能力也在一定程度上得到提高；耦合電化學清洗過程後，由於金剛石電極為典型的非活性電極，有更多的羥基自由基等強氧化性物質參與膜污染有機物的電催化降解，能夠維持膜通量在較長時間內基本不變，實現自清洗，而且出水水質得到改善，膜分離得到強化，金剛石優異特性得到充分發揮。正式發表論文9篇（SCI收錄2篇，EI收錄7篇），申請發明專利2項，培養人才6人。另有4篇工作論文、3項專利待投稿（待申請）。