近日，南京大学环境学院环境功能材料及水污染控制团队高冠道教授课题组开发了一种自清洁压电陶瓷滤膜(PiezoMem)，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共性挑战提供了新策略。研究成果以“Pulsed hydraulic pressure responsive self-cleaning membrane”为题于2022年8月3日发表在 《Nature》上。论文通讯作者为环境学院高冠道教授，第一作者为博士生赵阳。合作者包括环境学院博士生谷玉娜、硕士生刘斌和单超副教授，现代工程与应用科学学院硕士生严宇杰、博士生郭健和张善涛教授，哈佛大学Chad D. Vecitis教授。南京大学为论文第一作者单位和通讯单位。
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，在用于水质复杂的废水处理过程中时膜污染问题尤其突出，这已成为限制膜科学及技术发展和应用的"阿喀琉斯"之痛。目前报道的膜污染控制策略大多数涉及膜材料表面的静态改性，如赋予膜表面超亲水涂层以减少膜垢附着在膜表面及膜孔内部的能力。然而这些静态表面改性只能减缓膜污染的进程，在较长时间使用后膜仍会被逐步污染，之后需要使用水或者化学清洗剂进行密集清洗来恢复膜通量。
针对上述挑战，近年来高冠道教授课题组率先研发了导电滤膜，并提出了集过滤和电化学功能为一体的“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，这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了。
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