[發(fā)明專利]一種具有催化臭氧氧化功能的中空纖維復(fù)合膜的制備方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201710583326.5 | 申請日： | 2017-07-18 |
| 公開（公告）號： | CN107337266B | 公開（公告）日： | 2021-01-29 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 王軍;張勇;侯得印;趙長偉;曹愛新 | 申請（專利權(quán)）人： | 中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心 |
| 主分類號： | C02F1/78 | 分類號： | C02F1/78;B01J23/34;B01J35/06;B01J35/10;B01D67/00;B01D69/12;B01D69/08 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 具有 催化 臭氧 氧化 功能 中空 纖維 復(fù)合 制備 方法 | ||
一種具有催化臭氧氧化功能的中空纖維復(fù)合膜的制備方法：包括以下步驟：a)將陶瓷中空纖維膜于金屬鹽前驅(qū)體溶液中浸漬并烘干；b)將所述浸漬處理后的膜高溫?zé)Y(jié)；c)重復(fù)上述a)、b)步驟直到指定負載量；d)將上述負載膜于鑄膜液中浸漬，并置于非溶劑相中凝膠，形成疏水膜表面。上述中空纖維復(fù)合膜用于水和廢水的臭氧處理工藝過程，可有效提高臭氧傳質(zhì)速率，污染物降解速率，并解決了催化劑回收困難的問題，可實現(xiàn)反應(yīng)器體積較小，反應(yīng)過程能耗較低等效果。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種具有催化臭氧氧化功能的中空纖維復(fù)合膜的制備方法，屬于水處理領(lǐng)域。
背景技術(shù)
臭氧被廣泛地應(yīng)用于水和廢水的處理工藝中，如飲用水消毒及廢水脫色等。在臭氧氧化工藝中，臭氧與污染物的反應(yīng)速率以及臭氧傳質(zhì)速率是影響其處理效果的關(guān)鍵因素。
臭氧與污染物的反應(yīng)過程包括直接反應(yīng)和間接反應(yīng)兩種方式。其直接反應(yīng)速率常數(shù)一般較低(kD為1.0-103M-1s-1)，并且選擇性較強，其臭氧利用效率較低，污染物降解速率較慢。在實際應(yīng)用中，多通過羥基自由基方式的間接反應(yīng)途徑進行，其反應(yīng)速率常數(shù)較高(kD為108-109M-1s-1)，沒有選擇性，可高效降解污染物。常用的間接反應(yīng)過程有臭氧/過氧化氫、臭氧/紫外線、臭氧/催化劑等體系?；诜蔷啻呋瘎┑拈g接反應(yīng)途徑無需額外投加能量和試劑，是一種經(jīng)濟高效的高級氧化方法。所使用的催化劑多為納米金屬氧化物或負載了納米金屬氧化物的多孔材料。納米金屬氧化物的比表面積大，催化效果好，但其易團聚，回收困難，催化劑易損失。而負載型多孔材料無需回收過程或回收過程簡單，是一種經(jīng)濟實用的催化劑。
除了臭氧反應(yīng)速率，臭氧的傳質(zhì)速率對處理效果影響很大。傳統(tǒng)的臭氧反應(yīng)器大多為填料塔、鼓泡塔和噴霧塔等，尤其以由多孔曝氣頭及深水塔構(gòu)成的鼓泡反應(yīng)器最為常見。傳統(tǒng)反應(yīng)器的臭氧傳質(zhì)效率不夠高，反應(yīng)器體積往往較大。此外，傳統(tǒng)反應(yīng)器還易出現(xiàn)液泛、乳液、泡沫和霧沫夾帶等問題，這些問題的出現(xiàn)進一步降低了臭氧的傳質(zhì)效率。因而需改進臭氧與水的混合方式，提高其傳質(zhì)速率，減小設(shè)備體積，提高其可操作性。
中空纖維膜接觸器是一種新型氣液接觸設(shè)備。由于其具備比表面積大、傳質(zhì)速率快、傳質(zhì)過程無氣泡產(chǎn)生等優(yōu)勢，已被應(yīng)用于廢水脫氨、煙氣二氧化碳捕集、水體供氧等多種氣液接觸領(lǐng)域。研究表明，經(jīng)過合理設(shè)計，膜接觸反應(yīng)器的體積比同等傳質(zhì)量的鼓泡塔小1-2個數(shù)量級。因此，基于中空纖維膜接觸反應(yīng)器的臭氧傳質(zhì)過程有望具有設(shè)備體積較小，傳質(zhì)速率較快等優(yōu)勢。
鑒于以上情況，本發(fā)明提出一種具有催化臭氧氧化功能的中空纖維復(fù)合膜的制備方法。該中空纖維膜具有臭氧催化劑以及臭氧分布器兩種功能。該中空纖維膜由陶瓷催化活性層和疏水層兩部分組成?；钚詫訛榻饘傺趸锛{米負載的陶瓷顆粒組成，具有催化臭氧氧化活性。疏水層由疏水聚合物組成，為氣水分布界面。該發(fā)明可同時解決臭氧利用率不夠高，催化劑回收困難，臭氧傳質(zhì)效率不夠高等多個問題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種具有催化臭氧氧化功能的中空纖維復(fù)合膜的制備方法，該中空纖維復(fù)合膜由納米金屬氧化物負載的陶瓷顆?；钚詫雍褪杷酆衔飳咏M成，具有臭氧催化氧化和臭氧分布兩種功能。
本發(fā)明提供的一種具有催化臭氧氧化功能的中空纖維復(fù)合膜的制備方法，包括以下步驟：
a)將陶瓷中空纖維膜于金屬鹽前驅(qū)體溶液中浸漬并烘干；
b)將所述浸漬處理后的膜高溫?zé)Y(jié)；
c)重復(fù)上述a)、b)步驟直到指定負載量；
d)將上述負載膜于鑄膜液中浸漬，并置于非溶劑相中凝膠，形成疏水膜表面。
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