Imobilização livre de aglutinantes do fotocatalisador na superfície da membrana para produção eficiente de h2O2 e descontaminação de água fotocatalítica e descontaminação
Uma equipe multi-instituto liderada pelos professores Tian Liu, Alicia Kyoungjin An e Wen-Wei Li, revelou uma “membrana fotocatalítica auto-limitada” (SSPM) que produz simultaneamente que produz verde h2O2 e aniquilar antibióticos na água. Publicado em Nano-Micro Cartaso trabalho converte uma folha de nanofibra de PVDF simples em um reator de alta atividade-sem cola, sem incorporação, sem etapas intensivas em energia.
Por que vitórias livres de fichário
Fixação do catalisador instantâneo:x/Mo: Bivo4/PD partículas para escorregar em microporos recém -abertos; A evaporação do solvente encolhe as fibras, apertando mecanicamente o catalisador com perda de <5 % após 20 ciclos.
Salto em massa de transferência: Partículas de superfície desfrutam de 4,2 × mais rápido o2 acesso e 19 × mais alto2O2 Difusão do que os controles embebidos em matriz, elevando a produção para 7.700 μmol G-1 h-1– Ofinando 90 % dos catalisadores relatados.
Escudo hidrofóbico: Os limites de superfície de ângulo de contato com água de 120,9 °2O2 Decomposição de volta, produzindo 0,53 mm em 2 h versus 0,12 mm para projetos incorporados.
Package de ferramentas common: O mesmo protocolo de isca de estiramento imobilizou esferas de 800 nm RF523 e variantes hidrofílicas, cortando o custo de fabricação em 39 %.
Validação do mundo actual
Blitz de micropoluta: Abaixo de 254 nm UV (1,08 MW CM-2), a membrana apagou 95 % de 10 mg l-1 tetraciclina ou bisfenol A em 60 min – 10 × mais rápido que UV sozinho – enquanto mineraliza 70 % do carbono orgânico complete.
Resiliência do lago a toque: Testes sobre água do lago, água da torneira e efluente secundário, todos excederam 90 % de remoção de poluentes, com perda de atividade insignificante em 5 mm CL–NÃO3– ou ácido húmico.
Move contínuo pronto: Um reator de fluxo (0,2 ml min-1) sustentou 82 % tetraciclina e remoção de BPA de 93 % por 10 h com ação anti-incrustante auto-limpeza.
Insights mecanicistas
Modelagem multi-física: Os perfis de concentração de oxigênio mostram fome severa dentro de camadas de catalisador incorporado, enquanto o SSPM mantém> 0,8 mm o2 na superfície-crítica para sustentar o 2 elétron O2 Caminho de redução.
Mapeamento de Ros: Testes de tesouro revelam · oh e 1O2 dominar a degradação; O LC-MS identificou 10 bPa e 9 intermediários de TC, todos eventualmente mineralizados para CO2 e h2O.
Autodescidente: In situ h2O2 Oxida continuamente os falhas de membrana, mantendo 95 % de fluxo após 40 h de operação.
Vantagem econômica e regulatória
Modelo de custo: A ten.000 m2 ano-1 Produção, SSPM é projetado em US $ 9,95 m-2-39 % mais barato que os equivalentes embebidos em matriz e competitivo com o PVDF comercial.
Vantagem de armazenamento a seco: Diferentemente das membranas incorporadas que perdem 40 % de atividade após 30 dias de armazenamento seco, o SSPM retém o desempenho de 95 %, simplificando a logística.
Alinhamento regulatório: Todos os materiais são compatíveis com o alcance e o processo usa apenas DMF e etanol-solventes já aprovados para fabricação de membranas.
Escala e próximos passos
Piloto de rolo-a-roll: 1 m2 O módulo em construção integrará o SSPM em um UV/H montado em derrapagem2O2 reator por 10 m3 dia-1 Trials piloto municipais em Suzhou.
AOPS híbridos: Acoplar o SSPM com lâmpadas UV de baixa pressão permite o H no native2O2 Geração + Destruição do Micropoluente, eliminando riscos de dosagem química e armazenamento.
Além da água: O conceito de sepultamento de estiramento está sendo adaptado para filtros VOC-fase gasosa e malhas de ar-condicionado auto-esterilizadoras.
Ao transformar as membranas passivas em reatores ativos e auto-armados, a equipe LI oferece uma atualização plug-and-play para a próxima geração UV/H2O2 Plantas – água do cleaner, menor custo, zero ligantes.
