[發明專利]一種負載納米MFe2

有效

• 申請號: 201710348239.1
• 申請日: 2017-05-17
• 公開（公告）號: CN107174955B
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發明（設計）人: 董應超;李友鈴;鄧志毅;楊鳳林
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: B01D63/02
• 分類號: B01D63/02;B01D69/12;B01D67/00;C02F1/44;C02F101/30;C02F101/34;C02F101/36;C02F101/38
• 代理公司: 大連星海專利事務所有限公司 21208
• 代理人: 楊翠翠

一種負載納米MFe₂O₄的具有催化分離功能、抗污染和低能耗特點的中空纖維復合陶瓷膜的制備方法及應用，其屬于無機陶瓷膜水處理應用領域。該復合陶瓷膜以中空纖維陶瓷膜為載體，以檸檬酸穩定的硝酸金屬鹽為催化劑母液，通過浸漬?低溫煅燒工藝制備而得。該復合陶瓷膜原位耦合硫酸自由基高級氧化技術應用于低濃度有機廢水處理，如染料廢水和藥物與個人護理品廢水，能夠實現對典型污染物如甲基藍，羅丹明B和布洛芬藥物的高效去除，當甲基藍廢水濃度≤25mg/L，在30cm（2.94kPa）水位高度下，該污染物的去除率在第55?60min內仍在91.8%以上。同樣條件下，羅丹明B的去除率為90.7%。當布洛芬廢水濃度≤10μmol/L時，運行1h時，對布洛芬的去除率維持在99.5%以上。

技術領域

本發明涉及無機陶瓷膜水處理應用領域，尤其涉及一種具有催化分離功能、低能耗運行特點的復合陶瓷膜的制備方法，以及制備的復合膜在重力驅動膜過程下去除低濃度有機廢水的應用。

背景技術

我國是一個傳統的印染紡織大國，每年排放到水體中的廢水總量巨大。據報導，2010年，我國染料產量達到75.6萬噸，占世界染料總產量的60%左右，居世界首位；在我國的染料工業生產中，每生產1噸染料排放廢水約744m³，伴隨的約有10%-20%的染料被釋放到水體中，按2010年我國染料總產量計算，約有7.56~15.12萬噸染料隨廢水直接排放到水環境中。染料廢水具有穩定性、難降解性和帶色性，且部分具有致癌性，排放到環境中會引發嚴重的環境、視覺性和健康問題。此外，藥物與個人護理品（Pharmaceutical and personalcare products， PPCPS）作為一種新興污染物近年來在水環境中被頻繁檢出，據報導，全球范圍內，目前已有超過200種PPCPS在水環境中被檢出，且隨著經濟發展、人口老齡化及不斷地有新藥被合成，排放到水體中的PPCPS種類和數量仍舊會持續增加。水環境中存在的PPCPS具有持久性、生物累積性和生態毒性，且能通過食物鏈積累、飲用水途徑等最終達到人體，對人體健康具有一定的威脅。

綜上所述，染料廢水和水環境中PPCPS是水處理領域面臨的兩大問題，針對以上兩種廢水，傳統的水處理方法如混凝沉淀、吸附、生物降解、催化降解等，在具體應用中分別存在一些問題，如產生大量污泥、需要吸附催化劑再生、生物活性受環境影響大、催化劑回收等，且對一些污染物并不能實現完全去除。相比于上述傳統的處理方法，膜分離工藝由于具有更好的分離去除效果和出水水質，近年來受到了研究者的關注。傳統的膜工藝中，使用的膜材質主要為有機膜，近年來，無機陶瓷膜作為一種新型膜分離材料，由于具有更好的耐化學腐蝕性、更高的機械強度、更強的可清洗性等優點，在水環境領域已逐漸推廣使用。然而，陶瓷膜在水處理分離過程中存在以下三個主要問題：1）膜污染問題，由膜孔阻塞和濃差極化所導致的膜污染會降低膜出水水質、增加運行成本；2）膜單獨作用局限于分離功能，膜技術處理廢水獲得潔凈水的同時也會產生含有高濃度污染物的濃縮液，如何在分離過程中實現污染物的消減乃至完全去除也是亟待解決的問題；3）高能耗，處理小分子物質，大孔微濾膜不能有效去除，因此常用到超濾、納濾甚至反滲透等小孔徑膜材料，然而其運行過程中一般需要提供額外的動力作為膜過程驅動力，能耗較高。

發明內容

本發明針對膜工藝運行中存在的膜污染、單一分離功能及高能耗等問題，從陶瓷膜具備強的機械性能和抗氧化性特點出發，通過利用浸漬-涂覆方法在膜表面及孔壁負載尖晶石作為催化劑，原位耦合硫酸自由基高級氧化技術（Sulfate radical advancedoxidation process，SR-AOPS），在重力驅動的低能耗膜過程下實現抗污染和催化降解污染物功能。

本發明旨在制備具有抗污染、催化-分離功能、可在重力驅動下進行膜過程及可應用于水中低濃度有機污染物深度凈化的復合陶瓷膜材料。

本發明采用的技術方案為：

一種負載納米MFe₂O₄的中空纖維復合陶瓷膜的制備方法，包括以下步驟：