综述：新能源生产废水处理与资源回收的先进膜材料/结构及技术

（编辑推荐）本综述系统阐述了电池（LIBs/LABs）、光伏（PV）、核能及生物燃料等新能源产业废水处理挑战，重点探讨了膜技术（如MF/UF/NF/RO）在重金属（Pb2+ 、Li+ ）、放射性核素（137 Cs、90 Sr）及有机物（NMP）去除与资源回收（Co/Ni/Ag）中的创新应用，为可持续发展提供关键技术路径。

　　

Abstract

新能源产业的爆发式增长伴随严峻的废水治理挑战。电池制造（锂离子电池LIBs/铅酸电池LABs）、光伏组件（PV）、核电站及生物燃料生产过程中产生的废水含重金属（如Li⁺
、Co²⁺
、Pb²⁺
）、放射性同位素（¹³⁷
Cs、⁹⁰
Sr）及有机溶剂（N-甲基吡咯烷酮NMP），传统处理方法难以满足需求。膜分离技术（微滤MF/超滤UF/纳滤NF/反渗透RO）因其高效选择性成为解决该问题的核心方案。

Introduction

全球可再生能源投资2024年达1.8万亿美元，但锂电池产能扩张导致含钴镍废水激增，单块250W光伏板含4.02g铅，核废水中铀-238半衰期达45亿年。膜技术可同步实现污染物截留（如NF膜对Cd²⁺
截留率>95%）和资源回收（电渗析ED回收锂纯度达99.9%）。

膜材料

新型膜材料如石墨烯氧化物（GO）膜对放射性核素⁹⁰
Sr的吸附容量达458mg/g，聚偏氟乙烯（PVDF）中空纤维膜耐受pH=2的酸性电池废水。原子层沉积（ALD）技术制备的Al₂
O₃
改性膜可将NMP去除率提升至98%。

工程应用案例

某LIB回收厂采用"超滤-电渗析"组合工艺，从废水中回收的钴镍纯度达电池级标准；光伏废水处理中，陶瓷膜对氟化物（F^-
）截留率超90%；核电站采用三级膜系统将¹³⁷
Cs浓度从1000Bq/L降至0.1Bq/L。

未来展望

智能响应膜（pH/温度触发）和膜蒸馏（MD）耦合光伏驱动技术是下一代发展方向。需解决膜污染控制（如抗硅垢涂层）和规模化成本（每吨水处理成本<$0.5）等瓶颈问题。