[發明專利]一種過氧化氫增強光催化膜分離性能的方法

在審

• 申請號: 201810530762.0
• 申請日: 2018-05-21
• 公開（公告）號: CN108706677A
• 公開（公告）日: 2018-10-26
• 發明（設計）人: 陳碩;于然;全燮;于洪濤;范新飛;權伍哲
• 申請（專利權）人: 大連理工大學;大連宇都環境技術材料有限公司
• 主分類號: C02F1/30
• 分類號: C02F1/30;C02F1/44;C02F1/72;B01D67/00;B01D69/12;B01D71/02;C02F101/30
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪;侯明遠

本發明屬于膜技術領域，提供了一種過氧化氫增強光催化膜分離性能的方法。在一定程度上提高了光催化膜對污染物的分離效率，同時緩解了膜污染。與傳統光催化膜分離過程相比，該體系通過向光催化膜過程中投加適量H₂O₂，在光催化反應基礎上，增加了UV/H₂O₂過程和光芬頓過程，上述三個過程的協同作用拓寬了活性物種的產生路徑，以此提高光催化膜過程對污染物的降解效率，達到增強光催化膜分離性能的目的。同時原液水體系中H₂O₂會在光照條件下發生光解反應，整個水環境中都會存在活性物種，由此減少水質條件對光催化膜體系效率的影響。

技術領域

本發明屬于膜技術領域，具體涉及一種過氧化氫增強光催化膜分離性能的方法。

背景技術

膜分離技術是一種綠色環保、高效簡便的分離技術，并于近些年被廣泛應用于污水處理領域，表現出廣闊的應用前景。但是，傳統的膜法水處理技術主要利用膜孔篩分作用截留去除污染物，該過程對尺寸小于膜孔徑的污染物去除效果不高，而且截留在膜表面或膜孔道的污染物易造成膜污染，導致膜運行通量下降，需頻繁進行膜再生甚至更換膜，增加運行成本和工藝復雜程度。目前，將膜分離技術與光催化作用耦合制備功能性膜是解決上述問題的有效途徑之一。該過程通過膜的篩分作用將污染物截留，同時利用光催化過程產生的光生電子、光生空穴、羥基自由基等活性物種礦化截留在膜表面的污染物，一定程度上緩解了膜污染并提高了對污染物的去除率。盡管膜分離技術與光催化技術的聯用賦予了膜分離過程新的功能，但是該耦合技術也存在弊端。光催化過程光生電子空穴對復合率較高，水質條件影響光催化劑對光的吸收，光能利用率不高等因素直接限制了光催化過程中活性物種的產生效率，導致光催化膜的水處理效果不理想。因此，提高活性物種的產生效率是提高光催化膜水處理性能的關鍵因素。

本發明提出了一種提高光催化膜分離性能的方法，通過向反應體系中投加過氧化氫(H₂O₂)，在原有光催化反應的基礎上，光生電子可以與H₂O₂發生光芬頓反應，產生羥基自由基等活性物質。同時H₂O₂可以在紫外光(UV)的照射下發生光解，產生羥基自由基。光催化過程、H₂O₂的光解(UV/H₂O₂)、光芬頓反應之間存在協同效應，拓寬了活性物種(主要是羥基自由基)的產生途徑。眾所周知，羥基自由基氧化還原電位高達+2.7V，具有較高的生物反應速率，可達到10⁸-10¹¹M^-1s^-1，是一種無選擇性的強氧化劑。同時通過向光催化膜體系中引入H₂O₂，由于光解作用的存在，活性物種會充滿整個水體系中，進而減少水質條件對光催化作用的影響，達到提高光催化膜的水處理性能的目的。

發明內容

本發明主要是提供一種增強光催化膜分離性能的方法。針對光催化膜過程分離效率不高、水質條件影響光吸收進而影響光催化膜分離性能等問題，通過向光催化膜過程中投加H₂O₂，在多過程協同作用下提高活性物種產生效率，進而實現提高光催化膜過程分離性能的目的。

一種過氧化氫增強光催化膜分離性能的方法，步驟如下：