南京大学张炜铭教授课题组在多功能杂化超滤膜水处理领域取得新进展
工业尾水的深度处理长久以来一直是研究的热点和难点问题。由于其具有污染物浓度低、组分多，水质条件复杂、波动性大等特点，通过传统的单一处理单元很难实现水中多种污染物的同步去除。因此，迫切需要研制一种能够同步去除水中多种低浓度量污染物的新型处理材料。
南京大学“环境功能材料与污染控制”团队张炜铭教授课题组整合了MOFs材料对水中污染物高效吸附效果和高催化氧化活性的特点，研制了一种基于MIL-53(Fe)的MIL-PVDF杂化多功能超滤膜，用于水中不同污染物同步吸附、催化及过滤的高效去除。传统的多功能杂化膜面临着负载量和超滤性能之间的“平衡”问题。为提高吸附或催化氧化的处理效果，一般需要较高的功能颗粒负载量。但过高的负载量会导致颗粒团聚和膜中大孔的形成，进而影响杂化膜的超滤效果。因此，为了保证膜的超滤效果，杂化颗粒的负载量一般保持在10%以下。而本研究通过颗粒预分散、蒸发溶剂、热致相转化等一系列手段，制备了功能颗粒（MIL-53(Fe)颗粒）负载量超过60%的超高MOF负载量的MIL-PVDF多功能超滤杂化膜。基于其超高的颗粒负载量及其同步吸附催化性能，该杂化膜可实现对水溶液中亚甲基蓝的高效去除。同时，由于制备过程中的孔洞尺寸限制手段，该杂化膜同时具有较好的超滤性能，可以实现对牛血清蛋白的高效截留。此外，由于MIL-53(Fe)颗粒的亲水性，杂化过程中孔道的形成，以及膜表面粗糙度的提升，该杂化膜同样具有较高的水通量。
本研究还对该多功能杂化超滤膜的去污机理进行了研究，探明了吸附和催化氧化之间的关系，明确了同步吸附催化氧化、超滤的去污作用机制。研究成果以题为"Simultaneous adsorption and catalytic oxidation of methylene blue by MIL-PVDF blend ultrafiltration membranes with ultrahigh MOF loading "的论文发表，被"Journal of Hazardous Materials"正式接收。博士生任逸同学为该论文第一作者，张炜铭教授为通讯作者。本研究得到了国家重点研发计划-政府间国际科技创新合作重点专项和江苏省重点研发计划（社会发展）的资助。
论文链接：
https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2018.11.013
来源：南京大学潘丙才教授课题组
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