第63卷第4期2023年7月大连理工大学学报JournalofDalianUniversityofTechnologyVol.63,No.4July2023文章编号:1000-8608(2023)04-0351-08电辅助缓解MXene膜污染及电化学清洗膜再生余慧,魏高亮,张奇,陈硕*(大连理工大学环境学院,辽宁大连116024)摘要:膜污染是膜分离技术在水处理应用中的突出问题.利用MXene(Ti3C2Tx)高导电性的优势,构建电辅助MXene膜分离体系,在膜上施加负电压,以缓解膜分离腐殖酸过程中的膜污染及对污染后的膜进行清洗再生,并探究了其作用机理.结果表明,膜分离腐殖酸过程中施加-2V电压在稳定阶段的膜通量比不加电时增加了18.5%,在污染后的膜上施加-3V电压能够高效实现膜清洗再生,-3V处理10min膜通量恢复率达到92%以上,且不对膜造成损伤.机理研究表明,低电压(-2V槽压)下道南效应增强,使膜对腐殖酸的静电斥力增大,缓解膜污染,高电压(-3V槽压)下增强的道南效应与析氢反应共同作用,大幅提升的静电斥力能够快速实现原位膜再生.关键词:MXene膜;水处理;膜污染;电化学清洗;再生中图分类号:X52文献标识码:Adoi:10.7511/dllgxb202304004收稿日期:2022-03-19;修回日期:2023-03-13.基金项目:国家自然科学基金资助项目(21976024).作者简介:余慧(1997—),女,硕士生,E-mail:3244919846@qq.com;陈硕*(1974—),女,教授,博士生导师,E-mail:shuochen@dlut.edu.cn.0引言膜分离技术由于节能高效、无相变、无须投加化学试剂、易与其他工艺集成等优点在水处理领域发挥了越来越重要的作用[1].但在水的深度处理中,为有效去除水中的有机物小分子,分离膜孔径需降至纳米级别,孔径减小不仅会造成运行压力升高,而且也会加剧膜污染问题.频繁进行膜再生或新膜更换,势必会提高运行成本.研发抗污染能力强、易于再生的高性能分离膜对利用膜分离技术去除水中痕量有机污染物具有重要意义.新型纳米材料的发展为研发高性能分离膜提供了重要途径.近年来新型二维纳米材料MXene由于优秀的物理化学性质在膜分离领域得到了广泛关注,在气体分离[2]、渗透蒸发[3]、水中染料[4]及有机物去除[5]等方面表现出了巨大的潜力[6].MXene具有刚性且高纵横比的二维片层,能够形成规则的层间孔道,使得MXene膜通量显著高于相似孔径的聚合物膜[5],优异的亲水性和导电性使其更不易被污染物污染.因此许多研究将MXene嵌入其他膜材料如聚砜膜、醋酸纤维素膜中以提高其抗污染性能[7-8],但是目前研究少有涉及MXene膜污染及再生问题,如何增强MXene膜抗污染能力及实现膜清洗再生仍是亟待解决的问题.传统膜...
