📖 背景介绍
研究背景
能源需求和环境挑战
随着人口增长和工业化，能源消耗和环境污染问题日益严重。微藻因其高含量的脂质、蛋白质和碳水化合物，被认为是生产生物燃料和高价值生物产品的可持续来源。微藻采收的技术挑战
当前的微藻采收方法（如离心和化学絮凝）成本高且存在环境问题。微滤膜技术提供了低能耗、高效率的解决方案，但膜污染仍是主要瓶颈。
🎯 核心研究问题
- ZnO涂层如何改善陶瓷膜的抗污染能力？
- 不同厚度ZnO涂层对膜性能的影响如何？
- 光催化自清洁技术是否可以显著提高膜的通量恢复率？
🌟 研究意义
理论意义
研究光催化涂层材料（ZnO）在膜污染控制中的作用机制。 揭示涂层厚度与膜性能之间的关系。
实际价值
提供微藻采收的新型解决方案。 降低能源和化学品消耗，推动微藻相关生物燃料的经济可行性。
🧪 研究设计与方法
材料与方法
膜制备与表征
使用ZnO涂层氧化铝陶瓷膜，厚度为200-1100 nm。 表征方法：扫描电子显微镜 (SEM)、X射线衍射 (XRD)、水接触角测量和紫外-可见光吸收光谱。
光催化性能测试
使用太阳模拟器（300W氙灯）照射30分钟。 测试污染层去除效率和膜通量恢复率。
过滤实验
使用Scenedesmus sp.微藻溶液。 测试不同厚度涂层膜的通量、拒绝率和污染恢复率。
🌟 预期成果
膜性能
ZnO涂层显著提高膜的亲水性和抗污染性能。 涂层厚度在450 nm时表现出最佳的过滤和自清洁性能。
光催化自清洁
光催化技术可实现100%的通量恢复率。 自清洁过程降低对化学清洁剂的依赖。
💡 应用前景与未来方向
实践应用
- 微藻生物燃料
：降低微藻采收成本，提升生物燃料的市场竞争力。 - 膜过滤系统
：推广高效、低成本的抗污染膜材料，适用于水处理和工业过滤。
未来方向
探索其他光催化涂层材料（如TiO₂）的潜力。 研究涂层膜在复杂混合物环境中的长期稳定性和抗污染能力。
