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隨著工業(yè)的快速發(fā)展和人口的迅速增長(zhǎng)，各種工業(yè)廢水和生活污水的產(chǎn)生量及排放量日益增加。這些廢水中含有大量有害且難降解的有機(jī)化合物，引發(fā)了嚴(yán)重的水污染問(wèn)題，不僅減少了可利用的水資源，并且威脅人類和其他生物的健康及生命安全。面對(duì)日益嚴(yán)峻的水污染問(wèn)題，開發(fā)新型高效的水處理技術(shù)具有重要的意義。電場(chǎng)強(qiáng)化膜過(guò)濾技術(shù)是一種將膜分離與電化學(xué)氧化耦合于一體的新型水處理技術(shù)，由于其兼具膜分離和電化學(xué)氧化的優(yōu)點(diǎn)，受到了研究者們的廣泛關(guān)注。然而目前報(bào)道的活性導(dǎo)電膜材料普遍面臨生產(chǎn)成本高、制備工藝復(fù)雜等問(wèn)題，限制了其大規(guī)模生產(chǎn)和應(yīng)用。近期，遼寧省“興遼英才計(jì)劃”高水平創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)、大連市重點(diǎn)領(lǐng)域創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)和大連理工大學(xué)煤炭清潔高效利用團(tuán)隊(duì)王同華教授開發(fā)了一種低成本自粘結(jié)煤基導(dǎo)電炭膜（CCM），圍繞CCM的性能優(yōu)化，微結(jié)構(gòu)與性能的構(gòu)效關(guān)系以及電場(chǎng)強(qiáng)化處理有機(jī)廢水的應(yīng)用等領(lǐng)域開展了一系列研究工作，并取得了一些創(chuàng)新性的研究成果，相關(guān)成果發(fā)表在Chemical Engineering Journal、Separation and Purification Technology 和Journal of Membrane Science等化工領(lǐng)域的權(quán)威期刊上。

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以廉價(jià)的不同種類粘結(jié)性煤為原料，借助于它們自身的粘結(jié)特性，通過(guò)對(duì)不同煤種配比和工藝配方的優(yōu)化與調(diào)控，制備出高強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)均勻、性能優(yōu)異的自粘結(jié)煤基導(dǎo)電炭膜（CCM）；并以典型有機(jī)物為目標(biāo)污染物，考察了CCM在電場(chǎng)強(qiáng)化下對(duì)有機(jī)廢水的處理性能。相關(guān)工作以“Low-cost electrochemical filtration carbon membrane prepared from coal via self-bonding”為題發(fā)表在化工領(lǐng)域的權(quán)威期刊Chemical Engineering Journal 385 (2020) 123928，并被期刊評(píng)選為Featured article進(jìn)行重點(diǎn)報(bào)道。論文鏈接為：https://doi.org/10.1016/j.cej.2019.123928。

此外，研究發(fā)現(xiàn)CCM的原料本身不具備導(dǎo)電性能，而經(jīng)高溫炭化制備得到的CCM具有良好的導(dǎo)電性能和電化學(xué)性能。針對(duì)這一現(xiàn)象，該團(tuán)隊(duì)借助現(xiàn)代儀器分析技術(shù)，系統(tǒng)研究了在炭化過(guò)程中CCM的結(jié)構(gòu)、導(dǎo)電性能和電化學(xué)性能演變的規(guī)律，深入討論了CCM的炭結(jié)構(gòu)與導(dǎo)電性能、電化學(xué)性能的內(nèi)在聯(lián)系，提出了炭化過(guò)程中CCM的炭結(jié)構(gòu)演變模型，揭示了影響其導(dǎo)電性能和電化學(xué)活性的內(nèi)在因素。此外，研究了CCM的電化學(xué)氧化特性，并采用酸法處理的方式脫除CCM中的礦物組分，考察了礦物質(zhì)對(duì)CCM電化學(xué)氧化性能的影響，揭示了CCM的電化學(xué)氧化作用機(jī)制。相關(guān)工作以“Electrochemical filtration carbon membrane derived from coal for wastewater treatment: Insights into the evolution of electrical conductivity and electrochemical performance during carbonization”為題發(fā)表于Separation and Purification Technology 247 (2020) 116948上（https://doi.org/10.1016/j.seppur.2020.116948）。

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基于上述工作，該團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種電場(chǎng)強(qiáng)化煤基炭膜反應(yīng)器，將膜分離與電化學(xué)氧化進(jìn)行耦合，應(yīng)用于多種典型有機(jī)廢水的處理。系統(tǒng)研究了CCM對(duì)不同有機(jī)污染物的處理性能和作用機(jī)制，提出了相關(guān)的降解途徑，評(píng)價(jià)了該水處理體系的經(jīng)濟(jì)性。相關(guān)的系列工作分別發(fā)表于Separation and Purification Technology 227 (2019) 115695；Colloids and Surfaces A 540 (2018) 186–193；Separation and Purification Technology 179 (2017) 175–183；Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects 506 (2016) 629–636和Separation and Purification Technology 168 (2016) 47–56。

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為了進(jìn)一步提升CCM的水處理性能，該團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)開發(fā)了一種動(dòng)態(tài)電化學(xué)沉積技術(shù)，成功地將CuO 米粒子均勻地沉積在CCM的表面和孔壁上，制備出了CuO/炭電催化膜。以有機(jī)小分子(羅丹明B、苯酚、雙酚A和阿莫西林)和乳化油為目標(biāo)污染物，分別考察了CuO/炭電催化膜對(duì)于尺寸小于和大于膜孔的污染物的去除性能。研究發(fā)現(xiàn)，所制備的CuO/炭電催化膜具有更優(yōu)的電化學(xué)性能和水處理性能，并且展現(xiàn)出明顯的節(jié)能優(yōu)勢(shì)。相關(guān)工作以“High-performance electrocatalytic microfiltration CuO/Carbon membrane?by facile dynamic electrodeposition for small-sized organic?pollutants removal”發(fā)表在Journal of Membrane Science 601 (2020) 117913上（論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.memsci.2020.117913）。

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由于在煤基導(dǎo)電炭膜處理有機(jī)廢水領(lǐng)域突出成果，王同華教授受邀在Chemical Engineering Journal期刊上撰寫了題為“Membrane technology coupled with electrochemical advanced oxidation processes for organic wastewater treatment: Recent advances and future prospects”的專題綜述（Chemical Engineering Journal 376 (2019) 120909），該工作中系統(tǒng)地總結(jié)了膜分離技術(shù)與電化學(xué)高級(jí)氧化技術(shù)的耦合過(guò)程的相關(guān)研究現(xiàn)狀，并作出了相應(yīng)的展望。論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2019.01.188。

上述研究工作獲得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、遼寧省“興遼英才計(jì)劃”項(xiàng)目、大連市重點(diǎn)領(lǐng)域創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)支持計(jì)劃、大連理工大學(xué)煤炭清潔高效利用團(tuán)隊(duì)的支持。