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地环学院林红军课题组在膜污染机制及膜制备研究方面取得新进展
日期: 2020-11-30 编辑: 供稿单位: 地理环境学院

  近日,浙师大地环学院林红军教授课题组题Water ResearchJournal of Membrane Science期刊发表了为“ Synergistic fouling behaviors and mechanisms of calcium ions and polyaluminum chloride associated with alginate solution in coagulation ultrafiltration (UF) process 和“Inkjet printing of dopamine followed by UV light irradiation to modify mussel-inspired PVDF membrane for efficient oil-water separation的研究论文。Water Research是国际环境领域两大顶级期刊之一,也是自然指数涵盖的期刊之一。Journal of Membrane Science是膜技术领域顶级期刊。


混凝加超滤(UF/微滤(MF)膜集成工艺是地表水等微污染水体处理中最具应用前景的技术之一。Al3+与Ca2+类化合物是应用最普遍的混凝剂,但其在混凝UF/MF集成工艺是否存在协同作用及其相关机制尚不清楚。课题组采用海藻酸钠(SA)作为天然有机物(NOM)的模型物质,研究了Al3+与Ca2+投加量对含SA水体过滤行为的影响及其分子水平的热力学机制。实验及密度泛函理论(DFT)研究发现,Al3+与Ca2+投加存在显著的协同效应,Ca2+优先与SA分子结合,形成特殊的分子构象,起到扩展SA分子链和凝胶网络的作用,课题组推导建立了基于Flory-Huggins晶格理论的热力学原理合理说明了凝胶类物质超高过滤阻力的现象。而后结合的Al3+倾向形成非终端链连接的分子构象,起到卷曲和聚拢化合物的作用,整体利于形成大颗粒絮凝体,从而有效降低过滤阻力。这一研究成果对于发展新型的膜污染控制措施和进一步优化混凝超滤工艺具有重要意义。


 


近年来,基于贻贝启发的PDA功能化改性研究受到广泛关注。尽管PDA表面改性具有诸多优点,但传统的多巴胺(DA)自聚合方法存在反应时间长和试剂利用率低等问题。喷墨打印技术具有生产成本低、沉积控制精确、易于图形化喷涂等优点,并能在各种基材上直接调整打印功能层。课题组创新性地采用喷墨打印和紫外光诱导氧化的方法对PVDF膜进行PDA亲水改性。研究表明,通过调控多巴胺墨水浓度及打印膜在紫外光下的暴露时间可实现亲水层的优化。油水分离实验表明,改性后的膜具有优越的油水分离性能,并且通量及截留率显著提高本研究提供了一种简便、低成本、高效的膜制备和改性新方法。


 

课题组研究生龙颖同学和李仁杰博士分别为两篇论文的第一编辑,林红军教授和陈建荣教授为论文的通讯编辑或联合通讯编辑。该成果得到国家自然科学基金浙江省“万人计划人才项目和浙江省自然科学基金重大项目的资助。林红军教授近年来在膜法水处理领域进行了大量深入研究,以第一/通讯编辑身份发表了100SCI论文,被引用8000余次

 

原文链接:

https://doi.org/10.1016/j.watres.2020.116665

https://doi.org/10.1016/j.memsci.2020.118790


编辑:朱慧

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