[發明專利]一種膜反應器

有效

• 申請號: 201910908944.1
• 申請日: 2019-09-25
• 公開（公告）號: CN110550702B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 卓瓊芳;牛軍峰;李衍亮;唐少宇;張帆
• 申請（專利權）人: 東莞理工學院
• 主分類號: C02F1/44
• 分類號: C02F1/44;C02F1/467;C02F101/38
• 代理公司: 西安匯恩知識產權代理事務所(普通合伙) 61244
• 代理人: 張偉花

1.一種膜反應器，其特征在于，包括電解槽(1)、置于電解槽(1)內的C/Al₂O₃陶瓷膜(2)和置于電解槽(1)內的石墨管(3)，所述石墨管(3)套設在所述C/Al₂O₃陶瓷膜(2)的外側，電源(4)的負極連接所述C/Al₂O₃陶瓷膜(2)的外壁，電源(4)的正極連接所述石墨管(3)的外壁；所述C/Al₂O₃陶瓷膜(2)為外壁具有碳黑涂層的氧化鋁陶瓷管；所述C/Al₂O₃陶瓷膜(2)的一端封口設置在所述電解槽(1)的底部，所述C/Al₂O₃陶瓷膜(2)的另一端開口，出水管(5)的一端通過所述C/Al₂O₃陶瓷膜(2)的開口端伸入所述C/Al₂O₃陶瓷膜(2)的腔內，出水管(5)的另一端連接蠕動泵(6)，臭氧發生器(7)通過管道通入所述石墨管(3)和所述C/Al₂O₃陶瓷膜(2)形成的腔內，所述管道的出氣口緊貼所述C/Al₂O₃陶瓷膜(2)的外壁；進水管(8)的一端插入所述電解槽(1)中，進水管(8)的另一端與進水泵(9)連接；所述石墨管(3)上均勻開設有直徑為5mm的圓孔，相鄰圓孔的間距為10mm。

2.根據權利要求1所述的一種膜反應器，其特征在于，所述石墨管(3)的內徑為50mm，外徑為58mm；所述C/Al₂O₃陶瓷膜(2)的內徑為10mm，外徑為16mm。

3.根據權利要求1-2任一權利要求所述的一種膜反應器，其特征在于，所述C/Al₂O₃陶瓷膜(2)的制備方法為：

S1、將碳黑分散到酸化液中，在溫度為80℃的條件下混合攪拌6h后，將酸化后的碳黑用純凈水沖洗至pH值為7后，在溫度為100℃的條件下烘干，得到待用碳黑；所述碳黑的粒徑為30nm；

S2、將S1中得到的待用碳黑加入到N,N-二甲基甲酰胺和聚丙烯腈混合液中，攪拌混合均勻，得到涂膜液；所述N,N-二甲基甲酰胺和聚丙烯腈混合液中聚丙烯腈的質量分數為0.05％；

S3、將氧化鋁陶瓷管在溫度為90℃的氫氧化鈉水溶液中浸泡洗滌1h后，然后在溫度為98℃的鹽酸水溶液中浸泡洗滌2h，再用純凈水沖洗至pH值為7后，依次用乙醇沖洗3～5次，用N,N-二甲基甲酰胺沖洗3～5次后，自然晾干，得到待用氧化鋁陶瓷管；所述氧化鋁陶瓷管的一端封閉，另一端開口；

S4、將S3中得到的待用氧化鋁陶瓷管的外壁涂覆S2中得到的涂膜液，然后在溫度為100℃的條件下烘干后，得到C@N,N-二甲基甲酰胺/氧化鋁陶瓷管；

S5、將S4中得到的C@N,N-二甲基甲酰胺/氧化鋁陶瓷管在溫度為250℃的管式爐中，在空氣氛圍中氧化處理3h，然后在氬氣氛圍中以5℃/min的升溫速率加熱至1000℃，保溫2h后，在氬氣氛圍中自然冷卻降溫至400℃后，在空氣氛圍中自然冷卻至室溫，在氧化鋁陶瓷管的外壁形成碳黑涂層，得到半成品的C/Al₂O₃陶瓷膜；

S6、將S5中所述半成品C/Al₂O₃陶瓷膜重復S4和S5中的操作步驟1次～2次，最終得到成品的C/Al₂O₃陶瓷膜，使成品的C/Al₂O₃陶瓷膜的碳黑涂層的平均厚度為50μm～80μm；所述成品的C/Al₂O₃陶瓷膜的碳黑涂層的平均孔徑為100nm。

4.根據權利要求3所述的一種膜反應器，其特征在于，S1中所述酸化液為體積比為3:1的硫酸溶液和硝酸溶液的混合液；所述硫酸溶液的質量分數為98％；所述硝酸溶液的質量分數為68％。