Polyvinylidene fluoride-networked Sb2S3/CdS/Ag2S membrane with dual-junction exciton dynamics for in-depth purification of textile printing/dyeing wastewater
作者：H. Qin, W. Li, G. Liao, J. Li, W. Duan, T. Ma, C. Wang
關(guān)鍵字：Piezo-photocatalysis; Membrane materials; Textile printing/dyeing wastewater; Polyvinylidene fluoride; Double-shell nanostructure
論文來(lái)源：期刊
具體來(lái)源：https://doi.org/10.1002/cssc.202500051
發(fā)表時(shí)間：2025年
紡織工業(yè)的發(fā)展對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)有著重要影響。然而也伴隨著紡織印染（TPD）廢水排放的不良影響，這類廢水通常含有紡織污垢、油脂、鹽和各類添加劑等，主要來(lái)自于洗滌、染色、印花、上漿等工藝。由于其有機(jī)物濃度高、顏色深、成分復(fù)雜等特點(diǎn)，是一類具有高污染性和難以處理的工業(yè)廢水。因此，未經(jīng)凈化處理直接排放將嚴(yán)重威脅生態(tài)安全。雖然傳統(tǒng)的物理和生物處理方法在TPD廢水凈化中發(fā)揮了重要作用，但其產(chǎn)生的二次污染問題同樣備受關(guān)注。化學(xué)方法（如混凝、氧化、電解等）處理TPD廢水具有高效、準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)，但運(yùn)行成本高、能效低是制約其應(yīng)用的主要障礙。特別是化纖維織物的發(fā)展導(dǎo)致TPD廢水中含有大量難處理的氨氮類有機(jī)物，導(dǎo)致TPD廢水的化學(xué)需氧量（COD）從原來(lái)的數(shù)百毫克/升增加到了3000~5000毫克/升，這無(wú)疑對(duì)TPD廢水的處理提出了更為嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，因此，如何將TPD廢水處理到可排放水平是當(dāng)下需要解決的重要環(huán)境問題。
光驅(qū)動(dòng)的催化技術(shù)具有綠色、可持續(xù)、低碳等優(yōu)點(diǎn)，是一種很有潛力的污水深度凈化技術(shù)。半導(dǎo)體光催化材料在光照下可產(chǎn)生大量光激子（電子和空穴）和自由基（超氧自由基和羥基自由基），可有效轉(zhuǎn)化目標(biāo)污染物，實(shí)現(xiàn)污染物的消除。其中，過(guò)渡金屬硫化物（TMS）因其窄帶隙和低功函特征，是一種具有優(yōu)異性能的光催化材料，很容易在寬帶光激發(fā)下發(fā)生激子的分離，產(chǎn)生豐富的活性自由基。然而，TMS基光催化材料的高頻激子復(fù)合和光穩(wěn)定性弱成為限制其進(jìn)一步應(yīng)用的主要因素。基于協(xié)同電子傳導(dǎo)的異質(zhì)結(jié)構(gòu)建是克服上述缺陷的一種有效方法，如肖特基結(jié)、I-型/II-型/III-型異質(zhì)結(jié)、Z-型/S-型體系等，對(duì)光催化領(lǐng)域相關(guān)概念的提出和理論的建立具有里程碑式的意義。
本文將Ag2S納米層生長(zhǎng)在核殼結(jié)構(gòu)的Sb2S3/CdS二元納米棒表面，制備出具有雙異質(zhì)界面的雙殼層Sb2S3/CdS/Ag2S三元納米棒，獲得了基于II-型（Sb2S3/CdS）和I-型（CdS/Ag2S）異質(zhì)結(jié)的協(xié)同激子轉(zhuǎn)移機(jī)制。隨后，通過(guò)靜電紡絲工藝將其進(jìn)一步加工成PVDF網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的復(fù)合薄膜（PVDF/SCA）。由于多相界面的協(xié)同作用和優(yōu)異的可回收性，該復(fù)合薄膜在超聲機(jī)械能和光能協(xié)同驅(qū)動(dòng)下可對(duì)工業(yè)TPD廢水表現(xiàn)出優(yōu)異的壓電光催化深度凈化能力，并具有持久的催化穩(wěn)定性。本研究提出了一種可行的工業(yè)廢水深度處理策略，以達(dá)到滿足國(guó)標(biāo)規(guī)定的排放水平。