Electro-Functional Membranes: New Materials for Selective Separations and Catalytic Degradations of Aqueous Environmental Contaminants

电功能膜:用于水环境污染物选择性分离和催化降解的新材料

基本信息

  • 批准号:
    RGPIN-2016-06342
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.82万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    加拿大
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
  • 财政年份:
    2016
  • 资助国家:
    加拿大
  • 起止时间:
    2016-01-01 至 2017-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

A growing number of recalcitrant pollutants of human health and environmental concern are entering Canadian and global water and wastewater systems at alarming rates. While conventional water and wastewater treatment technologies are effective at providing clean, usable water, these methods are insufficient to remove emerging aquatic contaminants. Unlike naturally occurring organic aquatic contaminants, emerging recalcitrant contaminants must not only be removed from aqueous systems, but also degraded. Membrane separation is currently the most effective technology for purifying water, but conventional membranes lack mechanisms for contaminant degradation. Many environmental contaminants are highly susceptible to aggressive oxidative or reductive degradation. This is achievable with electro- or catalytically-enhanced oxidation and reduction. My research seeks to address the increasing challenges of treating contaminated waters by leading advancements in a new frontier in membrane science – active membranes. My previous research produced electrically conductive polymer nanocomposite membranes able to perform efficient and effective aqueous solute separations, while also demonstrating high electrical conductivity. I propose to build on this success and create active membranes able to both separate and catalytically degrade emerging pollutants. My research will focus on three areas of advancement: 1) the ability of these novel electrically conductive membranes to electro-catalytically degrade model organic contaminants in aqueous solutions. The ability of these membranes to reductively degrade model aromatic compounds will also be tested, and their reductive transformation by-products will be tracked. It is hypothesized that an alternating applied electric potential will enhance the flux of water across the membrane by preventing surface fouling and reducing surface concentration polarization. 2) Developing advanced surface modifications using catalytic nanoparticles grafted to the electrically conductive membrane surfaces. These grafted catalytic nanoparticles will be able to oxidize organic contaminants, while the electrically conductive membranes will enhance the degradation efficacy of these catalysts. 3) Challenging these electro-catalytically active membranes with real waters containing contaminants of human health and environmental concern. Real waters contain a variety of organic compounds, including bacteria, and we will study the ability of these catalytically active membranes to resist biofouling while degrading recalcitrant contaminants. The study and development of such membranes will push the boundaries of membrane research and their use will improve the quality of Canadian waters and wastewater, thereby improving the health of Canadians, protecting our environment, and adding innovation to the Canadian water industry.
成长 人类健康和环境关注的顽固污染物的数量是 以惊人的速度进入加拿大和全球水和废水系统。 虽然常规的水和废水处理技术可有效提供清洁,可用的水,但这些方法是 不足以去除新兴的水生污染物。与自然不同 发生的有机水生污染物,新出现的顽固污染物必须 不仅可以从水性系统中取出,而且还会降解。膜分离目前是最有效的技术 净化水,但常规机制缺乏污染物的机制 降解。许多环境污染物非常容易受到 攻击性氧化或降解。这是可以通过电子来实现的 或催化增强的氧化和还原。 我的研究 寻求应对治疗受污染水的日益挑战 膜科学新领域的领先进步 - 活跃的膜。我的 先前的研究产生了导电聚合物纳米复合材料 膜可以执行高效且有效的可溶性分离,同时也表现出很高的 电导率。我建议以此成功为基础,并创建活跃的机制 单独的催化降解新兴污染物。 我的研究 将重点放在三个进步领域:1)这些小说的能力 向电催化降解模型的导电机制 水溶液中的有机污染物。能力 这些膜以还原降解模型芳香化合物也将是 经过测试,将跟踪其减少的转化副产品。它是假设的 替代的施加电势将增强通量 通过防止表面污染和还原表面的水在整个膜上的水 浓度极化。 2)使用 催化纳米颗粒移植到电导膜上 表面。这些接枝的催化纳米颗粒将能够氧化有机物 污染物,而导电机制将增强 这些催化剂的降解效率。 3)挑战这些 具有含有污染物的真实水的电催化活性机制 人类健康和环境关注。真正的水包含多种 有机化合物,包括细菌,我们将研究 这些催化活性膜在降解顽固污染物时抵抗生物污染的能力。 这种膜的研究和开发将推动膜的边界 研究及其使用将提高加拿大水域的质量, 废水,从而改善加拿大人的健康,保护我们 环境,并为加拿大水产行业增加创新。

项目成果

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    $ 1.82万
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    Discovery Grants Program - Individual
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