张炜铭教授小组在纳米杂化膜深度水处理领域取得新进展

发布时间:2018-06-16浏览次数:92

    重金属离子一般具有生物累积性强、毒性大、难降解等特点。电镀、矿冶等涉重行业生产废水经物化预处理和生化处理后的外排水中常规阳离子(如Na+ Ca2+ 等)浓度有时高达104 mg/L,而重金属离子的残留浓度往往在0.5-2 mg/L左右,传统方法如混凝沉淀、化学氧化、离子交换、吸附分离等难以有效深度去除微量重金属离子。因此,迫切需要研制一种能在高浓度背景离子干扰下,高效选择性去除微量重金属离子的新型吸附材料。   

   “环境功能材料与污染控制”团队张炜铭教授组整合了MOFs材料对重金属高吸附选择性和高分子超滤膜高水通量的优势,研制了一种基于 ZIF-8MOFs杂化膜。该杂化膜使用PVDF超滤膜作为基底,以满足工业废水大水量的特点,通过原位界面聚合等过程,使负载的ZIF-8功能层可牢牢稳固在膜表面。这种杂化制膜方式有助于改善传统共混法制膜过程中所导致的膜水通量小,缺陷多,机械强度低,有效位点被覆盖的缺点, 为新型膜材料制作方法改良提供了新的思路。   

    此外,相比于传统的吸附材料,具有高水稳定性的ZIF-8,其网状结构的咪唑骨架及内含不饱和Zn金属中心在水中生成的大量水合羟基可实现对高浓度NaCl [Na+]=15000 mg/L )溶液中微量镍离子([Ni2+]=2 mg/L)的高效选择性富集,达到对含镍废水的深度处理标准。   

    这种新型MOFs杂化膜避免了传统超滤膜由于膜孔尺寸过大导致的无法有效去除水中离子型污染物缺点,同时解决了高盐水体系中微量重金属镍深度去除的难题。这是课题组在纳米杂化膜材料研制与应用方向的新进展。研究成果以题为Efficient removal of nickel(II) from high salinity wastewater by a novel PAA/ZIF-8/PVDF hybrid ultrafiltration membrane”日前在线发表于“Water Research”(http://doi.org/10.1016/j.watres.2018.06.031)。博士生李婷同学为该论文第一作者、张炜铭教授为通讯作者。论文得到了国家重点研发计划中美合作项目与纳米科技专项的支持。