中化新网8月23日讯：8月19日，从南京大学传出消息，该校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，为应对典型膜分离技术面临的共性挑战提供了新策略。

高冠道表示，PiezoMem的膜分离过程即是抗污染的过程，相较于传统的膜污染清洗工艺，无需停工停产的膜清洗工段、不需要使用化学清洗剂及相关的设备等。该研究发现的压电陶瓷滤膜及活性氧物种(ROS)+介电泳力(DEP)联合抗膜污染机制可为普适性的自清洁材料设计和应用提供有力的支撑。

据介绍，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踵。

压电材料能将机械能转化为电能，而且压力膜过程中固有约0.5~100巴的操作压力。这为利用其固有压力诱导压电材料产生伏级别的电压提供了条件。基于此，研究团队精准设计和制备了具有水压响应的PiezoMem。PiezoMem与传统水处理陶瓷膜有着相似的孔结构及分离性能，更重要的是能在外力刺激下输出伏级别的压电电压，为电抗膜污染提供了可能。

抗膜污染实验表明，在死端过滤操作模式下，针对含油废水PiezoMem较non-PiezoMem抗污能力提高70倍以上，而且对有机物、油类、蛋白质、微生物以及真实垃圾渗滤液均展示出了普适性抗膜污染特性和抗冲击污染的潜力。研究团队进一步揭示出PiezoMem可将周期性的脉冲水压原位转化为相应的电流和快速的电压震荡，进而在膜表面及孔内诱导形成了不均匀高强脉冲电场和羟基自由基等ROS。随后ROS可通过氧化作用，减少了微生物在膜表面的粘附。而不均匀高强脉冲电场能与膜表面的颗粒物形成DEP，并排斥颗粒物远离膜表面完成膜自清洁的过程。

高冠道介绍，从家用设备(陶瓷马桶、洗衣机)到医疗卫生材料(医用导管)和工业装备(轮船、流体管道)等均涉及脉动压力。这为利用环境中固有的液压作为驱动力原位产电并用于抗污、防腐、消毒提供了丰富的应用场景。