地环学院林红军教授团队在膜法水处理领域取得重要进展

近日，地环学院林红军教授课题组在Journal of Materials Chemistry A和Journal of Membrane Science期刊就新型膜制备和膜污染机制方面发表3篇学术论文。Journal of Materials Chemistry A和Journal of Membrane Science期刊是材料和化工领域的顶级期刊，当前影响因子分别为12.732和8.742。

膜分离技术在环境、化工、能源等领域有着广泛而重要的应用，制备高性能分离膜是该技术领域最为活跃的研究主题之一。课题组提出了一种全新纳米复合纳滤膜的制备方法，即在聚酰胺选择层内原位转化TiO2纳米粒子得到ZIF-8纳米复合纳滤膜（TFN-ZIF-8）（图1a）。相较不含ZIF-8纳米粒子的空白膜，TFN-ZIF-8膜的纯水通量提高了423%，且Na2SO4截留率为97.4%。该成果发表在Journal of Materials Chemistry A, 2021, 9, 7684-7691。

海洋原油泄漏事故的频发以及工业污水排放量的日益增加，急需开发应用于油水分离的先进材料。课题组创新性地提出了析氢反应（HER）驱动原位电气浮概念并实现了对油水乳液的高效分离。为了实现这一新概念，课题组通过化学镀镍工艺在聚吡咯（PPy）改性的滤布表面成功制备镍涂覆改性滤布PPy-Ni-fabric（图1b），并作为HER阴极。该新工艺在高效分离油水乳液时的渗透通量和油截留率分别达到840.6 L·m-2·h-1和98.5%。该成果发表在Journal of Membrane Science, 2021, 635: 119502。

混凝-超滤集成工艺在处理微污染水体方面应用前景广泛，但是膜污染问题是这一工艺应用的瓶颈。目前微污染水体中天然有机物（NOM）、混凝剂和离子强度三元体系中的膜污染机制尚不清楚。课题组创新性地将Flory-Huggins晶格理论和双电层压缩效应用于解释过滤过程中奇异过滤行为，阐明了混凝-超滤水处理工艺的膜污染热力学机制（图1c）。这对工艺优化及开发新型膜污染控制方法具有重要意义。该成果发表在Journal of Membrane Science, 2021,635: 119532。

图1. (a) ZIF-8纳米复合纳滤膜（TFN-ZIF-8）制备过程示意图；

(b)化学镀镍法制备表面金属化的聚酯滤布（HER阴极）；

(c)混凝-超滤水处理工艺的膜污染热力学机制示意图。

浙江师范大学为这3篇论文的第一完成单位。相关成果得到了国家自然科学基金（51978628；51908509；52070170；52000160）、浙江省自然科学基金重大项目（LD21E080001）、浙江省万人科技创新领军人才（ZJWR0302055）等项目的支持。研究生张文天、饶林华、游修佳分别为论文的第一作者，林红军教授为3篇论文的通讯作者、李仁杰、徐艳超博士为联合通讯作者。林红军教授从事膜法水技术相关领域研究，已在Water Research等权威以上期刊发表200多篇SCI论文，被引用超过10000次，h因子为54。

相关链接：https://doi.org/10.1039/D0TA11923G

https://doi.org/10.1016/j.memsci.2021.119502

https://doi.org/10.1016/j.memsci.2021.119532