[發(fā)明專利]一種臭氧催化功能陶瓷膜及其制備方法和循環(huán)涂覆裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510271346.X
• 申請日: 2015-05-25
• 公開（公告）號: CN104841292B
• 公開（公告）日: 2017-02-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 梁恒;成小翔;白朗明;瞿芳術(shù);丁安
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B01D71/02
• 分類號: B01D71/02;B01D67/00;C02F1/44;C02F1/78;B01J23/34
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務(wù)所23109
• 代理人: 楊立超

1.一種臭氧催化功能陶瓷膜的制備方法，其特征在于，所述方法的實現(xiàn)過程為：

步驟一、制備金屬負載陶瓷膜基體

1)配置一定濃度的單組分或多組分金屬硝酸鹽水溶液；

2)在室溫條件下，將管式陶瓷膜浸入金屬硝酸鹽水溶液中浸漬3～4h，并在恒溫搖床中搖動，以保證足夠的注入和吸附；

3)取出后，在25℃溫度下干燥10～12h，干燥方式為晾干或用氮氣吹干；

4)然后在85℃溫度下烘干10～12h；

5)在500-600℃溫度下高溫焙燒1～2h；

步驟二、制備錳氧化物浸漿涂膜液

取適量二氧化錳，消散于10^-4mol/L的硝酸鉀溶液中，水浴超聲30min，所得錳氧化物浸漿涂膜液冷藏備用；

或通過高錳酸鉀與氯化錳等當量反應(yīng)生成二氧化錳，在2500r/min條件下離心30min，用離心的方式將二氧化錳從溶液中分離出來，然后將二氧化錳消散于10^-4mol/L的硝酸鉀溶液中，水浴超聲30min，所得錳氧化物浸漿涂膜液冷藏備用；

或通過高錳酸鉀與硫代硫酸鈉等當量反應(yīng)生成水合二氧化錳膠體溶液，該溶液作為錳氧化物浸漿涂膜液冷藏備用；

步驟三、制備錳氧化物催化層

1)以靜態(tài)或循環(huán)涂覆的方法使金屬負載陶瓷膜基體通道內(nèi)壁浸入0.2％的聚二烯丙基二甲基氯化銨溶液，浸漬或涂覆10～20min；

2)用0.01mol/L的氫氧化鈉溶液沖洗金屬負載陶瓷膜基體內(nèi)壁10～20s；

3)將金屬負載陶瓷膜基體通道內(nèi)壁浸入或循環(huán)涂覆步驟二制得的錳氧化物浸漿涂膜液，浸漬或涂覆10～20min；

4)重復(fù)步驟2)；至此得到一層錳氧化物催化層；

5)重復(fù)步驟1)～4)，可制得多層錳氧化物催化層；

6)達到所需層數(shù)后，將陶瓷膜在25℃溫度下干燥10～12h；

7)在500-600℃溫度下高溫焙燒1～2h；

所述陶瓷膜包括作為支撐體的金屬負載陶瓷膜基體(A)和作為分離層的錳氧化物催化層(B)，金屬負載陶瓷膜基體(A)由管式陶瓷膜制成，金屬負載陶瓷膜基體(A)的每個通道內(nèi)壁上附著有一層或多層錳氧化物催化層(B)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的臭氧催化功能陶瓷膜的制備方法，其特征在于：

在步驟一中，所述金屬硝酸鹽水溶液為硝酸錳、硝酸鐵、硝酸銅、硝酸鉀、硝酸鎳、硝酸銀或硝酸鈰水溶液。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的臭氧催化功能陶瓷膜的制備方法，其特征在于：

在步驟一中，所述管式陶瓷膜采用的通道數(shù)為1、7、9、19或37，所述管式陶瓷膜屬于微濾低壓膜或超濾低壓膜，水流過濾方式為內(nèi)壓錯流過濾。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的臭氧催化功能陶瓷膜的制備方法，其特征在于：

在步驟二中，所述高錳酸鉀與氯化錳的反應(yīng)方程式為：

2MnO₄^-+3Mn²⁺+2H₂O＝5MnO₂+4H⁺。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的臭氧催化功能陶瓷膜的制備方法，其特征在于：

在步驟二中，所述高錳酸鉀與硫代硫酸鈉的反應(yīng)方程式為：

8MnO₄^-+3S₂O₃^2-+2H⁺＝8MnO₂+6SO₄^2-+6H₂O。

6.一種陶瓷膜的錳氧化物催化層循環(huán)涂覆裝置，其特征在于，所述循環(huán)涂覆裝置包括聚二烯丙基二甲基氯化銨溶液容器(1)、一號循環(huán)泵(2)、一號電磁閥(3)、陶瓷膜涂覆反應(yīng)裝置(4)、二號電磁閥(5)、氫氧化鈉溶液容器(6)、二號循環(huán)泵(7)、三號電磁閥(8)、四號電磁閥(9)、沖洗廢液容器(10)、錳氧化物浸漿涂膜液容器(11)、三號循環(huán)泵(12)、五號電磁閥(13)、六號電磁閥(14)和PLC可編程自控系統(tǒng)(15)；

聚二烯丙基二甲基氯化銨溶液容器(1)的出口與一號循環(huán)泵(2)的入口連接，一號循環(huán)泵(2)的出口通過一號電磁閥(3)與陶瓷膜涂覆反應(yīng)裝置(4)的聚二烯丙基二甲基氯化銨溶液入口連接，陶瓷膜涂覆反應(yīng)裝置(4)的聚二烯丙基二甲基氯化銨溶液出口通過二號電磁閥(5)與聚二烯丙基二甲基氯化銨溶液容器(1)的入口連接；錳氧化物浸漿涂膜液容器(11)的出口依次通過三號循環(huán)泵(12)、五號電磁閥(13)與陶瓷膜涂覆反應(yīng)裝置(4)的錳氧化物浸漿涂膜液入口連接，陶瓷膜涂覆反應(yīng)裝置(4)的錳氧化物浸漿涂膜液出口通過六號電磁閥(14)與錳氧化物浸漿涂膜液容器(11)的入口連接；氫氧化鈉溶液容器(6)的出口依次通過二號循環(huán)泵(7)、三號電磁閥(8)與陶瓷膜涂覆反應(yīng)裝置(4)的氫氧化鈉溶液入口連接，陶瓷膜涂覆反應(yīng)裝置(4)的氫氧化鈉溶液出口通過四號電磁閥(9)與沖洗廢液容器(10)連接；一號電磁閥(3)、二號電磁閥(5)、三號電磁閥(8)、四號電磁閥(9)、五號電磁閥(13)、六號電磁閥(14)均與PLC可編程自控系統(tǒng)(15)連接。