近日，2020级硕士生潘俊扬在膜分离领域取得了新进展，相关研究成果以“Design of hybrid g-C₃N₄/GO/MCE photocatalytic membranes with enhanced separation performance under visible-light irradiation”为题在线发表在《Chemical Engineering Journal》期刊（IF=16.744）。据悉，这是本课题组在CEJ期刊上发表的第7篇文章。

 

随着纺织行业和制药行业的发展，大量含有染料、抗生素等大分子有机物污染物的废水被排放到环境中。这些有机废物往往具有极高的化学稳定性，在自然界中通常不能被生物降解，从而导致有机污染物堆积，这极大地破坏了水生动物、植物的生存环境，并且危害到人类健康。因此，最近研究者提出了同时具有光催化氧化和分离功能的光催化膜，以此结合膜分离技术和光催化技术的优点。此外，将光催化剂固定在膜上，不仅能够解决实际应用中光催化剂与液相的分离问题，也能在一定程度上缓解膜污染问题。课题组近期在膜分离领域取得了系列研究成果，包括：Colloids and Surfaces A, 2023, 131075; AIChE Journal, 2022, e17896; Journal of Membrane Science, 2023, 666, 121168; Journal of Membrane Science, 2022, 652, 120465; Journal of Membrane Science, 2021, 636, 119551; Journal of Membrane Science, 2020, 601, 1, 117948; Separation and Purification Technology, 2022, 282, 120022等。

 

在本研究工作中，我们通过在前驱体中加入过渡金属盐制备筛选出性能更好的铜负载的g-C₃N₄，并通过真空过滤辅助组装的方法，将二维g-C₃N₄和GO纳米片真空抽滤在商用MCE基膜上，成功制备了g-C₃N₄/GO/MCE复合光催化膜。在自制的石英制死端光催化过滤反应器上评估了膜的集成光催化过滤性能。并且采用渗透通量（P）、截留率（R′，单独膜过滤）、降解去除率（R，综合光催化过滤）和降解速率（D）四个参数，比较不同光催化膜在不同光照条件下对有机污染物(染料和抗生素)的去除效率。结果表明，g-C₃N₄/GO/MCE膜在氙灯模拟的可见光（300 W，λ>420 nm）照射下的渗透通量为294.9 L h^-1 m^-2 bar^-1，相较于无照射的条件时（208.6 L h^-1 m^-2 bar^-1）更高。同时，光催化过滤时RhB的去除率为87.0%，远高于纯过滤条件下的22.8%。而对于分子尺寸较小的有机染料，在无照射和光照射条件下R-R′能提供较大的增长。此外，g-C₃N₄/GO/MCE膜具有良好的可回收性和长期稳定性。因此，我们设计的g-C₃N₄/GO/MCE复合光催化膜在工业废水处理和水净化方面具有巨大的应用潜力。

 

 

该工作，得到课题组詹国武老师、花丹老师、陈国彬老师和郭芳松老师的指导，参与该工作的其他研究同学还包括：洪怡萍、成曦和仲子淇。

 

全文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894723018958