Pulsed hydraulic-pressure-responsive self-cleaning membrane

膜污染 结垢 生物污染 化学工程 化学需氧量 材料科学 化学 环境科学 环境工程 废水 生物化学 工程类
作者
Yang Zhao,Yuna Gu,Bin Liu,Yujie Yan,Chao Shan,Jian Guo,Shan‐Tao Zhang,Chad D. Vecitis,Guandao Gao
出处
期刊:Nature [Nature Portfolio]
卷期号:608 (7921): 69-73 被引量:211
标识
DOI:10.1038/s41586-022-04942-4
摘要

Pressure-driven membranes is a widely used separation technology in a range of industries, such as water purification, bioprocessing, food processing and chemical production1,2. Despite their numerous advantages, such as modular design and minimal footprint, inevitable membrane fouling is the key challenge in most practical applications3. Fouling limits membrane performance by reducing permeate flux or increasing pressure requirements, which results in higher energetic operation and maintenance costs4,5,6,7. Here we report a hydraulic-pressure-responsive membrane (PiezoMem) to transform pressure pulses into electroactive responses for in situ self-cleaning. A transient hydraulic pressure fluctuation across the membrane results in generation of current pulses and rapid voltage oscillations (peak, +5.0/−3.2 V) capable of foulant degradation and repulsion without the need for supplementary chemical cleaning agents, secondary waste disposal or further external stimuli3,8,9,10,11,12,13. PiezoMem showed broad-spectrum antifouling action towards a range of membrane foulants, including organic molecules, oil droplets, proteins, bacteria and inorganic colloids, through reactive oxygen species (ROS) production and dielectrophoretic repulsion.
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