基于酚类废水光降解的钒酸盐QDs/g-C3N4/rGO仿生复合功能膜的制备及其光解行为与机理研究

The emission of phenolic wastewater aggravates the deterioration of the ecological environment, which can pose a serious threat to human health through the accumulation of food chain. Therefore, it is of great significance to effectively control phenolic wastewater. In this project, vanadate QDs/g-C3N4/rGO bionic functional composite membrane will be prepared using the green method by combining the membrane separation technology with photocatalytic technology, and applied to remove phenolic pollutants in the environment wastewater. We will investigate the variation of surface structure, crystal structure, surface chemical composition and valence state, band structure of the vanadate QDs/g-C3N4/rGO bionic functional composite membrane, and discuss influences of microstructures on the membrane flux, hydrophilic, fouling resistance, photocatalytic activity, regeneration. The thermodynamic/kinetic laws of adsorption/degradation for phenol pollutant molecules will also be studied by establishing corresponding thermodynamic/kinetic model. We will reveal adsorption and photocatalytic reaction mechanism, and finally achieve rapid, high-efficiency degradation of phenol pollutants in waste water. The new theory and new method will be established for the effective removal of phenols pollutants in wastewater, which provides new ideas for the effective control and management of environmental wastewater.

酚类废水的排放加剧了生态环境的恶化，会通过食物链富集对人类健康造成严重威胁，因此有效地治理酚类废水具有重要意义。本项目将膜分离技术与光催化技术有机结合，采用绿色方法可控制备钒酸盐QDs/g-C3N4/rGO仿生功能复合膜，并将其应用于去除环境废水中的酚类污染物。研究钒酸盐QDs/g-C3N4/rGO仿生功能复合膜的表面结构、晶体结构、表面化学组成与价态、能带结构的变化规律；探讨微观结构对膜通量、亲水性、抗污性、催化活性、降解效率、再生性的影响规律；建立热/动力学模型，研究酚类污染物分子吸附/降解过程的热/动力学规律；揭示吸附机制与光催化反应机理，最终实现快速、高效地降解废水中酚类污染物。建立有效去除废水中酚类污染物的新理论和新方法，为环境废水的有效控制和治理提供新思路。

酚类废水和抗生素废水的排放加剧了生态环境的恶化，会通过食物链富集对人类健康造成严重威胁，因此有效地治理环境废水具有重要意义。本项目将膜分离技术与光催化技术有机结合，通过简单的相转化法可控制备AgVO3/RGO/C3N4-PVDF，TiO2/Bi3O4Cl/PVDF和Fe3O4@TiO2/PVDF光催化复合膜，并应用于去除环境废水中的染物，解决了粉末型催化剂难回收以及膜污染的问题。研究表明所制备的光催化膜在可见光照射下具有良好的光催化活性以及抗污性。并且通过一系列表征研究光催化反应和抗污机理，包括载体分离行为和活性物质分析。此外，我们也通过冷冻相转化法制备了g-C3N4/BiOI/PVDF和TiO2/rGO/ZnCdS/PVDF光催化复合膜，解决了传统粉末光催化剂包埋在膜基质，光催化效率低的问题，所制备的冷冻光催化膜具有贯穿型大孔结构，很大程度上提高了膜的纯水通量。同时，这种大孔结构促进了可见光的吸收，增加活性位点与污染物的有效接触。在可见光下表现出优越的光催化活性，并且所制备的膜具有良好的稳定性和重复使用性。为进一步扩展g-C3N4的应用，我们也将所制备的光催化材料用于分解水。通过冷冻相转化法合成了一种三维多孔g-C3N4/LiNbO3/PVDF压电薄膜，在白光照射下，独特的三维多孔结构和压电电势协同提高光催化效率，制备的g-C3N4/LiNbO3/PVDF压电薄膜的光催化活性效率高于相同质量的g-C3N4/LiNbO3异质结粉体。本研究为开发出具有实际应用价值的高效、适用范围广以及低成本的光催化膜处理环境废水以及产氢技术提供可靠的科学依据和实践基础。