近日，我院先进膜材料与过程团队青年教师毛恒洋以第一作者在《Separation and Purification Technology》期刊上发表题为“Self-cleaning performance of in-situ ultrasound generated by quartz-based piezoelectric membrane”的论文，该研究得到了国家自然科学基金的支持。《Separation and Purification Technology》是工程技术领域的国际知名期刊，最新影响因子为7.312，中科院1区期刊。

膜分离技术具有低能耗及环境友好等优点，在废水处理中得到了广泛应用。但是膜过程中，污染物会在膜表面及孔道内堆积、吸附从而造成膜污染，影响膜的分离性能。研究者们开发了很多膜过程污染防控方法，例如在膜分离过程中引入气泡、振动、电场以及超声波等。其中，超声波在膜表面产生空化效应可以有效去除膜污染，因而得到了较多的关注。目前，通过超声作用去除膜污染的研究主要集中在外加超声场对膜污染进行控制或对膜进行清洗，这种方式使得设备结构复杂，并且外置超声在传递过程中损耗较大，过程能耗较高。因此，简化超声强化膜过程的设备结构以及降低该过程的运行成本，是推进这一技术发展的关键。

在这项研究中，本文报道了一种可以释放超声波的多孔压电石英基陶瓷膜。以压电石英为原料制备多孔陶瓷膜支撑体，并在其表面设计制备小孔径ZrO₂陶瓷微滤膜。这种复合陶瓷膜的特点在于，压电石英支撑体给复合膜提供较高的机械强度，同时可以作为超声源产生超声波去除膜污染；ZrO₂膜层表面光滑且亲水性强，可以减弱污染物与膜之间的粘附力，并且该层孔径较小可以提高膜的分离精度。在处理含纳米颗粒的悬浮液废水过程中，体系中颗粒在膜表面堆积，形成厚度为64.2 μm，孔隙率为39.5%的污染层。而在该复合膜的原位超声作用下，污染层厚度可以减少至48.4 μm，孔隙率可增加至42.5%，因此可以将膜稳定通量提高约42%。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.seppur.2021.120031