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如何通过电芬顿反应实现膜污染控制和破乳的突破？

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3.0 2024-07-25 0 0 1019.4KB 8 页 1库币 海报
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成果简介
针对乳液分离过程中膜污染和油滴难以聚并问题，文中设计了一种电芬顿辅助超
浸润膜实时抗污、促进破乳的技术。
发现了施加微电场（-2.8 V）可使膜分离通量从未通电时的 1364.4 L·m−2h−1 快
速增加到 2258.5 L·m−2h−1；电芬顿作用使膜污染类型由不可逆污染+可逆污染
并存，转变为可逆污染为主；膜通量恢复率（98.1%）高于众多光催化、光芬顿
型自清洁技术；剖析了膜微界面静电斥力、自由基氧化、气浮等多种机制作用下
膜实时污染控制机理。
这种新型膜材料能够原位生成的•OH，高效分解油滴表面的表活剂，破坏水包油
乳液的热力学稳定性，使乳剂转化为大粒径的浮油和分散油，实现了高效油水分
离，具有很好的应用前景。
引 言
仿生超浸润膜由于选择性好、油水分离效率高、操作简单等优点，成为近年来国
际研究的热点。
然而，仅依靠孔径筛分和超浸润分相作用难以实现真正的破乳和油滴聚并，还可
能会造成更高浓度的乳液需进行后处理，难以实现有效的油水分离。
另外，通过复杂的物理化学作用吸附在膜表面及膜孔内的污染物是造成通量下降
的主要原因，仅通过水力清洗难以恢复通量。
由于乳化油废水在紫外和可见光均有吸收，传统膜污染清洁技术（光催化、光芬
顿等）需中断乳液分离过程，外加光源和氧化剂（如 H2O2）也增加了膜自清洁
的成本，因此迫切需要发展能够实现即时、原位、高效的新型膜污染控制技术。
电芬顿技术能够通过两电子氧气还原反应（ORR）自产氧化剂 H2O2，生成大量
高活性自由基，实现有机污染物的高效降解。
本文在首次耦合电芬顿与超浸润膜技术处理十二烷基磺酸钠（SDS）稳定的乳化
油废水，探究电芬顿多机制强化的膜抗污和破乳机理。
图文导读
图 1 (a) FeOOH@CNT 和 (b) FeOOH@CNT/SSM超亲水膜的制备过程。
Fe2+与 H2O2 快速反应可生成 Fe3+和•OH，高活性的•OH 可以攻击碳纳米管
（CNT），使其表面形成大量的缺陷和含氧官能团。Fe3+通过静电引力吸附在羟
基化的 CNT 表面，并与 OH-结合生成 FeOOH（图 1a）。最后，将
FeOOH@CNT 电沉积到不锈钢网（SSM）表面，制得超亲水膜/水下超疏油膜
（图 1b）。
摘要：

成果简介针对乳液分离过程中膜污染和油滴难以聚并问题，文中设计了一种电芬顿辅助超浸润膜实时抗污、促进破乳的技术。发现了施加微电场（-2.8V）可使膜分离通量从未通电时的1364.4L·m−2h−1快速增加到2258.5L·m−2h−1；电芬顿作用使膜污染类型由不可逆污染+可逆污染并存，转变为可逆污染为主；膜通量恢复率（98.1%）高于众多光催化、光芬顿型自清洁技术；剖析了膜微界面静电斥力、自由基氧化、气浮等多种机制作用下膜实时污染控制机理。这种新型膜材料能够原位生成的•OH，高效分解油滴表面的表活剂，破坏水包油乳液的热力学稳定性，使乳剂转化为大粒径的浮油和分散油，实现了高效油水分离，具有很好的应...

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