Piezoceramic membrane with built-in ultrasound for reactive oxygen species generation and synergistic vibration anti-fouling

膜污染 结垢 材料科学 化学工程 废水 振动 压电 机制(生物学) 过滤(数学) 化学 环境科学 复合材料 环境工程 声学 工程类 物理 生物化学 统计 量子力学 数学
作者
Yang Zhao,Feng Yang,Han Jiang,Guandao Gao
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:15 (1): 4845-4845 被引量:36
标识
DOI:10.1038/s41467-024-49266-1
摘要

Piezoceramic membranes have emerged as a prominent solution for membrane fouling control. However, the prevalent use of toxic lead and limitations of vibration-based anti-fouling mechanism impede their wider adoption in water treatment. This study introduces a Mn/BaTiO3 piezoceramic membrane, demonstrating a promising in-situ anti-fouling efficacy and mechanism insights. When applied to an Alternating Current at a resonant frequency of 20 V, 265 kHz, the membrane achieves optimal vibration, effectively mitigating various foulants such as high-concentration oil (2500 ppm, including real industrial oil wastewater), bacteria and different charged inorganic colloidal particles, showing advantages over other reported piezoceramic membranes. Importantly, our findings suggest that the built-in ultrasonic vibration of piezoceramic membranes can generate reactive oxygen species. This offers profound insights into the distinct anti-fouling processes for organic and inorganic wastewater, supplementing and unifying the traditional singular vibrational anti-fouling mechanism of piezoceramic membranes, and potentially propelling the development of piezoelectric catalytic membranes.
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