【儀表網 研發快訊】隨著工業化進程的加速，含油廢水的處理已成為全球環境治理的重要課題。傳統的電絮凝技術雖然具高效、操作簡單等優勢，但因其電極材料成本高、制備工藝復雜及能耗大等問題，難以大規模應用。近期，中國科學院新疆理化技術研究所分離材料與技術團隊在太陽能驅動電絮凝(SPEC)技術領域研究取得進展。研究人員成功開發出一種玄武巖纖維(BF)織物基高導電復合陰極材料，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械強度、耐腐蝕性和環境友好特性備受關注，但其非導電性限制了其在電化學領域的應用。為克服這一難題，研究團隊通過利用多壁碳納米管(CNT)和銀納米線(AgNws)對玄武巖纖維進行改性，并采用高效，簡便涂層技術，成功制備出BF-CNT/AgNws復合陰極材料。通過掃描電子顯微鏡、X射線衍射等表征手段，研究團隊詳細分析了CNT和AgNws在纖維表面的均勻負載及其協同作用機制。結果顯示，CNT和AgNws的復合涂層不僅顯著提升了玄武巖纖維的導電性，還增強了材料的機械穩定性和化學耐久性。實驗表明，在25 V電壓、30 min處理時間及1 g·L-1 NaCl濃度的條件下，基于BF-CNT/AgNws陰極材料的SPEC途徑對模擬油水乳液的化學需氧量(COD)去除率高達90.28%，能耗低至1.28 kWh·kg-1COD，電極消耗僅為0.35 kg·m-3。此外，得益于太陽能供電，該技術大幅降低了運行成本，展現出顯著的經濟優勢和環境友好性。循環實驗進一步驗證了該材料的耐久性。經過多次使用后，BF-CNT/AgNws陰極仍保持高導電性(約104 S·m-1)和穩定的分離效率，顯示出優異的重復使用性能。除此之外，該材料還表現出顯著的抗菌性能，對大腸桿菌(E. coli)和金黃色葡萄球菌(S. aureus)的抑菌率均達100%，為含油廢水的生物安全性提供了額外保障。該研究不僅為工業含油廢水處理提供了高效、綠色的解決方案，也為太陽能驅動的電化學技術開發開辟了新路徑。
相關研究成果近期發表在《Journal of Environmental Management》上，中國科學院新疆理化技術研究所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上海合作組織國際科技合作計劃、新疆維吾爾自治區天池博士計劃、新疆維吾爾自治區自然科學基金及國家外國專家等項目的資助。
(A)BF-CNT/AgNws復合陰極材料制備流程；(B)太陽能驅動電絮凝實驗裝置；(C)SPEC處理前后油水乳液對比；(D)BF-CNT/AgNws復合陰極材料的抗菌性測試
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