摘要：电渗析作为一种高效且环境友好的电驱动膜分离技术,可以在外加直流电场的驱动下实现离子的选择性分离,被广泛应用于水处理与资源回收,其中离子交换膜是选择性分离的关键.本研究采用电化学沉积法成功制备了聚吡咯/对甲苯磺酸(PPy/pTS)膜电极,发现其可在0.4 V与-0.8 V(***/AgCl)下分别发生氧化和还原反应,并伴随着阴离子的嵌入和脱出,从而实现阴离子的富集与分离.采用PPy/pTS膜电极建立了膜电极电渗析器并进行Cl^(-)和SO_(4)^(2-)的分离.研究发现低pTS的掺杂量有助于提高离子分离性能,pTS浓度为0.1 mol·L^(-1)时,接收液Cl-和SO_(4)^(2-)的浓度分别为0.59 mmol·L^(-1)和0.03 mmol·L^(-1),Cl-/SO_(4)^(2-)分离因子可以达到13.92.此外,优化PPy/pTS膜电极电化学沉积时间.发现沉积时间过短(30 min)时的PPy/pTS膜电极不够致密、无法阻止离子自由扩散,而沉积时间过长(1 h)时PPy/pTS时膜电极离子扩散量低且分离效果不佳,经实验确定45 min为最佳电化学沉积时间.

摘要：针对电絮凝(electrocoagulation,EC)处理腐殖酸(humic acid,HA)过程中电极易发生钝化,造成处理效能下降的问题,主要探究了阳极表面粗糙度、初始pH、初始HA浓度对于铝阳极钝化的影响,随后通过检测溶液中残留Al^(3+)浓度和阳极板表面形貌,进一步分析了HA浓度对于铝阳极钝化发展的影响机制。结果表明:铝阳极钝化程度与阳极板表面算数平均粗糙度(arithmetic mean roughness,Ra)呈负相关,随着Ra从2055 nm下降到270 nm,阳极板的电荷转移电阻(charge transfer resistor,Rct)从1174.0Ω·cm^(2)增大到1481.2Ω·cm^(2);当溶液初始pH从3提高到7时,极板的Rct从461.0Ω·cm^(2)增大到1120.2Ω·cm^(2),而当pH继续升高到9时,极板的Rct下降到169.5Ω·cm^(2);铝阳极钝化程度随溶液初始HA浓度呈现先减小后增大的规律。HA的质量浓度从0 mg·L^(-1)提高到20 mg·L^(-1)时,对应极板的Rct从1536.4Ω·cm^(2)减小到932.9Ω·cm^(2),HA的质量浓度进一步上升至200 mg·L^(-1)时,对应极板的Rct又从932.9Ω·cm^(2)增大到1403.2Ω·cm^(2)。本研究结果可为EC在实际应用中抑制阳极钝化提供参考。

摘要：电控膜生物反应器(Electrical membrane bioreactor,eMBR)在膜生物反应器中引入电极反应、电场效应,将膜分离技术、微生物降解以及电化学水处理技术有机结合,提升出水水质、减缓膜污染、强化产生物气,对构建"碳中和"型污水处理技术模式具有重要科学意义和应用价值.近年来,膜材料科学和反应器设计不断发展,推动eMBR技术进步,在强化污染物去除、电化学控制膜污染和微生物电化学响应原理方面取得重要进展;对eMBR的研究出现新态势:注重导电膜/膜电极材料研制与应用、回收污水中资源与能源、短流程-无药剂的反应器构造和工艺设计.本文总结回顾了国内外相关研究,分析了eMBR的基本特征和优势功能,重点关注膜污染电控原理以及微生物的电场响应机制,并展望了eMBR的发展趋势,以期推动电驱动膜分离技术的研究与应用.