本报讯（记者温才妃 通讯员高雅）近日，南京大学环境学院教授高冠道课题组开发了一种自清洁压电陶瓷滤膜，创建了一种利用膜过程中固有水压驱动压电陶瓷滤膜产生压电电压并用于免溶剂清洗膜污染的方法，实现了膜分离过程与抗膜污染过程的统一，为典型膜分离技术面临的挑战提供了新策略。相关研究成果已发表于《自然》。
压力驱动的膜分离技术具有分离效率高、占地面积小和可模块化设计等优点，已广泛应用于农药、医药、石油化工、精细化工、印染、食品生产和水处理等领域，然而膜分离应用过程中不可避免地会产生膜污染。
近年来，高冠道课题组率先研发了导电滤膜，并提出集过滤和电化学功能于一体的“电过滤”式废水处理新概念，揭示了“电过滤”技术去除附着在膜表面及孔内的有机污染物以及微生物的特性和机理，为有效减缓膜污染提供了新方法。“电过滤”虽能有效抗污，但仍需要引入导电膜并需外加电源及相关装备等，这使膜处理过程复杂化。
压电材料能将机械能转化为电能，而且压力膜过程中固有约0.5~100bar的操作压力，为诱导压电材料产生伏级别的电压提供了条件。基于此，研究团队通过交叉融合水处理、膜科学、压电、电化学及物理等相关专业，精准设计和制备了具有水压响应的压电膜分离材料。自清洁压电陶瓷滤膜与传统水处理陶瓷膜有着相似的孔结构及分离性能，更重要的是能在外力刺激下输出伏级别的压电电压，为电抗膜污染提供了可能。
自清洁压电陶瓷滤膜的膜分离过程相较于传统的膜污染清洗工艺，无需停工停产的膜清洗工段、不需要使用化学清洗剂及相关设备等，具有明显优势和应用潜力。本研究发现的压电陶瓷滤膜及ROS+DEP联合抗膜污染机制可为普适性的自清洁材料设计和应用提供支撑。
相关论文信息：
https://doi.org/10.1038/s41586-022-04942-4
