赵春霞副教授连续取得高水平原创性研究成果

近年来，赵春霞副教授在新型光催化反应器和高盐工业废水处理及资源化领域连续取得原创性研究成果，并在相关领域顶级期刊Journal of Hazardous Materials（IF:10.588）、Chemical Engineering Journal（IF:13.273）和Chemosphere（IF:7.086）发表。

在新型光催化反应器开发方面，设计构建了基于磁性纳米光催化剂（FST）的新型管式升流磁膜（TUMF）光催化体系，揭示了间隙流反应器中光生空穴高效催化氧化氯酚的过程与机制。在TUMF光反应器中（图1），磁性FST催化剂附着在反应器内壁，通过控制外加磁场可轻松更换光催化剂，亦可随时添加新催化剂，不但解决了悬浮态纳米催化剂的光遮蔽及分离回收问题，同时解决了传统固定催化膜反应器催化剂因富集降解产物而效率下降的问题。此外，由于自制纳米FST表面积大，易吸附污垢物，从而减缓了石英套管污染，可维持光催化反应连续高效运行。

图1  内磁膜UV光反应器工作原理及外磁膜太阳光催化延用

TUMF光催化体系操作简单、光效率高、安全低耗、出水稳定，可实现对2,4-DCP（10 mg/L）的连续高效去除（99.59%），为光催化工艺的广泛应用提供了工艺技术支撑。磁控纳米高效光催化方式亦可延用至太阳光催化领域，以期实现地表水体绿色低耗高效的光催化降解过程。

在高盐工业废水处理及资源化方面，相关研究成果系统阐明了新型电容去离子（CDI）工艺破除盐离子与重金属离子间缔合效应的作用机制，以及CDI工艺与电去离子（EDI）工艺的协同去离子机制。

针对超高盐度锂电池三元重金属废液，如图2所示，揭示了微量重金属离子与盐阴离子的离子缔合效应，构建了共沉淀-诱导结晶-CDI-离子交换组合工艺，同时实现了高盐废液达标排放，以及硫酸钠和重金属盐回收。其中，电容活性炭CDI单元将废液盐度由68.7 g/L降低至9.6 g/L，成功打开了盐离子和重金属离子间缔合效应，是高效低耗回收废液中锰、钴、镍的关键技术单元。

图2  共沉淀-诱导结晶-CDI-离子交换组合工艺用于锂电池高盐废液回收

针对中低盐度电镀重金属废水（图3），提出了新型CDI-EDI工艺，揭示了电迁移、电吸附和离子交换的协同去离子机制，阐明了脱盐（非水解电流）、树脂再生（短时水解电流）和电极再生（反向非水解电流）过程的工艺原理。该工艺减少了离子交换膜数量、低耗高效，可在线再生，为含盐重金属工业废水的高效循环利用和重金属回收提供了理论和技术支撑。

图3 新型CDI-EDI组合工艺用于电镀废水资源化

相关工作以河北大学为第一单位和通讯单位发表，赵春霞副教授为第一作者或通讯作者。上述研究工作得到了国家水专项、国家自然科学基金项目、河北大学“双一流”学科建设项目等资助。

文章链接：

1、https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2020.122963 

2、https://doi.org/10.1016/j.cej.2019.122136

3、https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2018.11.071