[發明專利]具有導電和光催化功能聚合物/無機物粒子雜化分離膜

有效

• 申請號: 201210516715.3
• 申請日: 2012-12-05
• 公開（公告）號: CN102974233A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 李娜娜;肖長發;韓棟;陳斌
• 申請（專利權）人: 天津工業大學
• 主分類號: B01D71/34
• 分類號: B01D71/34;B01D69/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及功能分離膜制備技術，具體為一種具有導電和光催化功能聚合物/無機物粒子雜化分離膜。

背景技術

膜分離作為一種新興分離技術，高效、節能、環保，現已成為解決資源危機和環境惡化問題的有效手段，同時也是有機廢水處理的一項關鍵技術。然而，膜在處理有機廢水過程中，由于有機污染物沉積于膜表面和內部微孔，引起跨膜壓差升高，膜的滲透通量、截留率等性能下降，使用壽命縮短。盡管有關膜污染的控制措施取得了一定的研究進展(MengF?G，Chae?S?R，Drews?A，Kraume?M，Shin?H?S，Yang?F?L.Recent?advances?in?membranebioreactors(MBRs)：Membrane?fouling?and?membrane?material.Water?Res，2009，43(6)：1489-1512.Liu?C?X，Zhang?D?R，He?Y，Zhao?X?S，Bai?R?B.Modification?of?membranesurface?for?anti-biofouling?performance：Effect?of?anti-adhesion?and?anti-bacteriaapproaches.J?Membrane?Sci，2010，346(1)：121-130.)，但膜的污染問題仍然限制了膜分離技術的廣泛應用。

將光催化技術和膜分離技術有機耦合，可利用光催化作用降解膜上沉積的有機污染物，使其自動脫附，進而避免膜運行過程中的不可逆污染，有望實現膜在抗污染性能上的突破。Mozia等(Mozia?S，Toyada?M，Inagaki?M，Tryba?B，Morawski?AW.Application?ofcarbon-coated?TiO₂?for?decomposition?of?methylene?blue?in?a?photocatalytic?membranereactor，J?Hazardous?Mater，2007，140(1-2)：369-375)將TiO₂與聚乙烯醇混合高溫炭化制備了炭改性TiO₂光催化劑，并將光催化過程與膜蒸餾過程集成處理亞甲基藍廢水，成功實現處理液中催化劑和副產品的分離。但膜材料在抗污染性能方面的研究始終未能取得突破，這主要是因為在TiO₂光催化過程中，載流子的復合率很高，導致量子效率過低，基膜和光催化劑之間缺乏有機耦合。為解決這一問題，可采用外加低壓電場與光照相結合，外部電場的作用可有效阻止載流子的復合，增加OH·的生成效率，省略了向系統內添加電子俘獲劑(O₂)(He?C，Li?X?Z，Xiong?Y，Zhu?X，Liu?S.The?enhanced?PC?and?PEC?oxidarionof?formic?acid?in?aqueous?solution?using?a?Cu-TiO₂/ITO?film，Chemosphere，2005，58(4)：381-389.)。

李建新等以管式炭膜為基膜，結合電催化原理、表面修飾技術以及溶膠-凝膠技術，將納米TiO₂搭載于炭膜基體上制備出電催化膜材料。用其處理200mg/L含油廢水，在200min的操作時間內，通量保持在90％以上，化學耗氧量去除率達到94.4％均優于傳統膜分離過程(參見李建新等，一種抗污染電催化膜及反應器，國際發明專利，PCT/CN2009/074542.)。