光催化分离膜的制备及其在水处理中的应用

庆雅诗，李燕青，胡丹，李艳香，曹丽霞，林松，王在谦，李望良

（1中国科学院过程工程研究所，北京 100190；2中国科学院大学，北京 100049；3北京工商大学，北京 100048；4贵州水务福泉有限公司，贵州福泉 550500；5贵州水务运营有限公司，贵州贵阳 550081）

膜分离是利用具有选择性分离作用的材料作为分离介质，以外界能量或化学势差作为动力，使流体中的一种或多种物质选择性通过，以实现对混合物中不同的溶质分离、纯化和浓缩的作用[1]。膜分离过程操作简单，不涉及相变，无需化学添加剂，并且便于放大，因此在水处理和净水领域得到了广泛应用。但是，利用传统的膜技术，污染物仅从水中分离而未经进一步处理，污染物沉积在膜表面造成膜污染，导致膜通量和寿命大大降低，能源消耗和处理成本增加[2-3]。

光催化在降解有机污染物、杀菌等方面得到了广泛的研究[4-5]。光催化剂吸收高能光子后，电子从价带转移到导带，形成电子-空穴对，与水中的氧和羟基反应生成具有强氧化作用的活性氧基团（ROS），可降解难降解的污染物，并能灭活各种病原微生物[6]。高活性光催化剂从紫外光响应光催化剂发展至可见光响应、从单组分发展至多组分异质结光催化剂。然而，粉末状光催化剂分离和再利用困难，重复利用率低，可能造成二次污染[8-10]。

近年，将膜分离和光催化结合在同一处理单元中制备光催化分离膜，可有效解决膜污染和光催化剂的分离回收问题，在水处理领域得到了广泛应用，是研究的热点[11-16]。……