[01082328]基于膜分离和光催化的新型污水资源化技术的关键机制

膜法水处理和光催化降解是支撑国家"水污染防治行动计划"和浙江省"五水共治"等战略举措实施的关键技术。这些技术尚存在一些关键科学问题有待解决。近年来课题组致力于膜生物反应器中膜污染界面机制、新型光催化材料的合成表征和水资源利用研究，取得了以下主要创新性研究成果：膜污染是膜生物反应器技术中的关键科学问题。污染物在膜面的粘附是造成膜污染的重要因素，而粘附过程直接受膜面界面热力学控制。基于这一认识，课题组创新性地发展了XDLVO理论，将XDLVO理论与空间几何、微积分和超级计算结合起来，建立了一整套膜与污染物之间界面作用能的计算方法，并对膜污染影响因子进行了系统解析，为界面作用能的可控调节和膜表面形态的可控合成提供了理论基础和技术途径。提出并验证了膜表面污泥层过滤中阻力形成的新机制：渗透压效应和Flory-Huggins机制，指出大部分过滤阻力由这两种机制所形成的。在此基础上，提出了这两种机制的主要影响因子及其调控策略。这一发现从化学势的角度深入揭示了有机物膜污染的物理化学本质，为膜污染控制提供了新策略。Water Res.期刊专门发文评论课题组这一发现(Water Res.2013，47: 4788)。设计合成了多种异质结光催化剂，利用异质结结构对载流子的有效分离使催化剂具有很高的可见光催化降解染料污水性能。同时阐明了其对多种染料废水的降解机制。这一研究可为新型高性能光催化剂的设计提供重要的实验依据和理论参考。揭示了典型消毒措施下饮用水消毒副产物形成的关键因子，阐述了其形成机制，构建了针对性的调控策略，为水资源的合理安全使用提供了理论和实践指导。该项目的主要成果以论文和专利形式体现。在项目执行期间，在Water Res.、Cri. Rev. Environ. Sci. Technol.、Appl. Catal. B、Bioresour. Technol.等环境工程领域著名期刊上发表SCI学术论文39篇，总影响因子超过170，其中27篇为SCI top(顶级)论文，主要完成人以优异的成绩完成了国家自然科学基金和浙江省钱江人才项目等工作。10篇代表作的影响因子均大于3.0，其中7篇为SCI top论文，2篇为ESI高引论文。10篇代表作均发表于2011-2013年之间，课题组委托教育部科技查新工作站为课题组论文的引用情况进行查新评价，10篇代表作共被SCI收录论文引用272次，SCI他引188次，单篇SCI最高引用67次，获得国内外同行高度认可，形成了广泛的学术影响力。