隨著工業(yè)化進(jìn)程的加速，含油廢水的處理已成為全球環(huán)境治理的重要課題。傳統(tǒng)的電絮凝技術(shù)雖然具高效、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)，但因其電極材料成本高、制備工藝復(fù)雜及能耗大等問(wèn)題，難以大規(guī)模應(yīng)用。近期，中國(guó)科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所分離材料與技術(shù)團(tuán)隊(duì)在太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)電絮凝(SPEC)技術(shù)領(lǐng)域研究取得進(jìn)展。研究人員成功開(kāi)發(fā)出一種玄武巖纖維(BF)織物基高導(dǎo)電復(fù)合陰極材料，為含油廢水的高效、綠色處理提供了全新策略。
 

　　玄武巖纖維因其高機(jī)械強(qiáng)度、耐腐蝕性和環(huán)境友好特性備受關(guān)注，但其非導(dǎo)電性限制了其在電化學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。為克服這一難題，研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)利用多壁碳納米管(CNT)和銀納米線(AgNws)對(duì)玄武巖纖維進(jìn)行改性，并采用高效，簡(jiǎn)便涂層技術(shù)，成功制備出BF-CNT/AgNws復(fù)合陰極材料。通過(guò)掃描電子顯微鏡、X射線衍射等表征手段，研究團(tuán)隊(duì)詳細(xì)分析了CNT和AgNws在纖維表面的均勻負(fù)載及其協(xié)同作用機(jī)制。結(jié)果顯示，CNT和AgNws的復(fù)合涂層不僅顯著提升了玄武巖纖維的導(dǎo)電性，還增強(qiáng)了材料的機(jī)械穩(wěn)定性和化學(xué)耐久性。實(shí)驗(yàn)表明，在25 V電壓、30 min處理時(shí)間及1 g·L-1 NaCl濃度的條件下，基于BF-CNT/AgNws陰極材料的SPEC途徑對(duì)模擬油水乳液的化學(xué)需氧量(COD)去除率高達(dá)90.28%，能耗低至1.28 kWh·kg-1COD，電極消耗僅為0.35 kg·m-3。此外，得益于太陽(yáng)能供電，該技術(shù)大幅降低了運(yùn)行成本，展現(xiàn)出顯著的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)和環(huán)境友好性。循環(huán)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證了該材料的耐久性。經(jīng)過(guò)多次使用后，BF-CNT/AgNws陰極仍保持高導(dǎo)電性(約104 S·m-1)和穩(wěn)定的分離效率，顯示出優(yōu)異的重復(fù)使用性能。除此之外，該材料還表現(xiàn)出顯著的抗菌性能，對(duì)大腸桿菌(E. coli)和金黃色葡萄球菌(S. aureus)的抑菌率均達(dá)100%，為含油廢水的生物安全性提供了額外保障。該研究不僅為工業(yè)含油廢水處理提供了高效、綠色的解決方案，也為太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的電化學(xué)技術(shù)開(kāi)發(fā)開(kāi)辟了新路徑。
 

　　相關(guān)研究成果近期發(fā)表在《Journal of Environmental Management》上，中國(guó)科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所Ghizlane Achagri博士為第一作者，阿卜杜克熱木·喀迪爾研究員和馬鵬程研究員為共同通訊作者。該研究得到了新疆維吾爾自治區(qū)上海合作組織國(guó)際科技合作計(jì)劃、新疆維吾爾自治區(qū)天池博士計(jì)劃、新疆維吾爾自治區(qū)自然科學(xué)基金及國(guó)家外國(guó)專家等項(xiàng)目的資助。
 

　　(A)BF-CNT/AgNws復(fù)合陰極材料制備流程；(B)太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)電絮凝實(shí)驗(yàn)裝置；(C)SPEC處理前后油水乳液對(duì)比；(D)BF-CNT/AgNws復(fù)合陰極材料的抗菌性測(cè)試