近日，南京大學環境學院環境功能材料及水污染控制團隊高冠道教授課題組開發了一種自清潔壓電陶瓷濾膜(PiezoMem)，創建了一種利用膜過程中固有水壓驅動壓電陶瓷濾膜產生壓電電壓并用于免溶劑清洗膜污染的方法，實現了膜分離過程與抗膜污染過程的統一，為典型膜分離技術面臨的共性挑戰提供了新策略。研究成果以“Pulsed hydraulic pressure responsive self-cleaning membrane”為題于2022年8月3日發表在 《Nature》上。論文通訊作者為環境學院高冠道教授，第一作者為博士生趙陽。合作者包括環境學院博士生谷玉娜、碩士生劉斌和單超副教授，現代工程與應用科學學院碩士生嚴宇杰、博士生郭健和張善濤教授，哈佛大學Chad D. Vecitis教授。南京大學為論文第一作者單位和通訊單位。
壓力驅動的膜分離技術具有分離效率高、占地面積小和可模塊化設計等優點，已廣泛應用于農藥、醫藥、石油化工、精細化工、印染、食品生產和水處理等領域。然而膜分離應用過程中不可避免地會產生膜污染，在用于水質復雜的廢水處理過程中時膜污染問題尤其突出，這已成為限制膜科學及技術發展和應用的"阿喀琉斯"之痛。目前報道的膜污染控制策略大多數涉及膜材料表面的靜態改性，如賦予膜表面超親水涂層以減少膜垢附著在膜表面及膜孔內部的能力。然而這些靜態表面改性只能減緩膜污染的進程，在較長時間使用后膜仍會被逐步污染，之后需要使用水或者化學清洗劑進行密集清洗來恢復膜通量。
針對上述挑戰，近年來高冠道教授課題組率先研發了導電濾膜，并提出了集過濾和電化學功能為一體的“電過濾”式廢水處理新概念,揭示了“電過濾”技術去除附著在膜表面及孔內的有機污染物以及微生物的特性和機理，這為有效減緩膜污染提供了新方法。“電過濾”雖能有效抗污，但仍需要引入導電膜并需外加電源及相關裝備等，這使膜處理過程復雜化了。
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