[發明專利]尖晶石氧化鐵鈷負載硅藻土催化分離膜及制備方法

有效

• 申請號: 202010224440.0
• 申請日: 2020-03-26
• 公開（公告）號: CN111346518B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: 張裕卿;王穎
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B01D71/02
• 分類號: B01D71/02;B01D67/00;C02F1/44;C02F1/72;B01J23/75
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 陸藝

本發明公開了尖晶石氧化鐵鈷負載硅藻土催化分離膜及制備方法，制備方法為：在0.01～0.15MPa、10～30℃的條件下，將粒徑為20～50μm硅藻土涂覆在多孔板上，保持1～3min，得硅藻土基膜；再在相同條件下，將尖晶石氧化鐵鈷負載硅藻土涂覆在硅藻土基膜上，保持0.5～2min，即得；本發明的催化分離膜催化活性高，可長期循環使用。功能層材料中的硅藻土載體減少了催化劑的團聚，硅藻土的多孔性提高了催化分離膜表面污染物的濃度梯度，促進了膜的催化效果，該催化分離膜孔道規則、彎曲，流體在膜孔道內發生渦流擴散的傳質過程，從而大大提高了流體傳質系數，增強了催化分離膜的分離性能。

技術領域

本發明涉及一種尖晶石氧化鐵鈷(CoFe₂O₄)負載硅藻土(Diatomite)催化分離膜及制備方法，屬于無機膜的制備領域。

背景技術

超濾(UF)膜技術具有環保，無相變，操作壓力低等優點，被廣泛應用于工業廢水和城市污水處理等領域。但是，由于膜材料的不可回收性，以及由于錯流操作產生大量濃縮液而導致二次污染等因素限制了傳統超濾膜的應用推廣。特別是傳統超濾膜只能通過尺寸截留的物理過程而分離大分子污染物，膜過程缺乏化學反應，不能去除中小分子污染物，難以對廢水進行深度凈化。因此，需要開發一種具有精確分離、催化氧化和膜材料可循環使用的催化分離膜用于廢水的深度凈化，以達到國家和地區凈化廢水回用和排放的標準。

目前，催化反應可以有效地促進超濾膜技術的進步。基于硫酸根自由基的高級氧化法(SR-AOPs)與膜技術相結合用于廢水凈化已成為一種新興技術。過渡金屬氧化物作為常用催化劑之一具有催化效率高和結構可設計性引起廣泛關注。由于Co²⁺和Co³⁺之間可循環的氧化還原過程，鈷離子及其氧化物被確定為過硫酸氫鉀(PMS)最有效的活化劑。然而，鈷類催化劑結構穩定性有限，鈷離子易于從催化劑中泄漏，對環境造成二次污染。尖晶石CoFe₂O₄具有穩定的結構和高催化活性，晶胞中的四面體晶格和八面體晶格通過共用邊和共用點來提高材料的穩定性；同時，大量的晶格缺陷提供了更多的電子轉移通道，有效促進了PMS和水體釋放硫酸根自由基和羥基自由基。然而，尖晶石CoFe₂O₄粒徑小、易于團聚，不適合用于形成催化分離膜，目前，尚未有尖晶石氧化鐵鈷(CoFe₂O₄)負載硅藻土催化分離膜及制備方法的報道。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種尖晶石氧化鐵鈷負載硅藻土。

本發明的第二個目的是提供一種尖晶石氧化鐵鈷負載硅藻土催化分離膜。

本發明的第三個目的是提供一種尖晶石氧化鐵鈷負載硅藻土催化分離膜的制備方法。

本發明的技術方案概述如下：

一種尖晶石氧化鐵鈷負載硅藻土，用下述方法制成：

按比例，稱取六水合氯化鈷0.1～1.5g，七水合硫酸亞鐵1～2.5g，溶于體積濃度為30％～80％乙二醇水溶液70～300mL中，用氨水調節pH＝7～10，得混合液，將混合液超聲10～30min；然后與酸化的硅藻土顆粒0.1～5g混合，升溫至120～220℃，保持12～36h，自然冷卻至室溫，用去離子水洗至pH＝4～9，于45～75℃下真空干燥4～11h，得到尖晶石氧化鐵鈷負載硅藻土。

優選地，酸化的硅藻土顆粒用下述方法制成：