[發明專利]一種貼附在中空纖維膜上的金屬薄膜的制備方法及其應用

有效

• 申請號: 202010499935.4
• 申請日: 2020-06-04
• 公開（公告）號: CN111620429B
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 趙和平;李子言;石凌棟
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: C02F1/72
• 分類號: C02F1/72;C02F101/30
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 傅朝棟;張法高

本發明公開了一種貼附在中空纖維膜上的金屬薄膜的制備方法及其應用，屬于污水處理設備領域。貼附在中空纖維膜上的金屬薄膜的制備方法為：將端部封閉的中空纖維膜置于金屬離子溶液中，向中空纖維膜內部不斷通入氨氣以保持膜體內處于正壓，使中空纖維膜內部的氨氣不斷穿過膜體向外部無泡擴散，溶液中的金屬離子在膜表面沉積；待中空纖維膜表面形成均勻金屬層后，停止氨氣通入，對中空纖維膜進行清洗，得到成品。利用上述方法形成的貼附在中空纖維膜上的金屬薄膜，在中空纖維膜持續供氧的條件下，能夠對污水中難降解有機物質進行有效去除。

技術領域

本發明屬于污水處理設備領域，具體涉及一種貼附在中空纖維膜上的金屬薄膜的制備方法及其應用。

背景技術

隨著我國工業化的不斷推進，各類工廠產生了種類各異的污染物質需要達標排放，因此對水處理方法的要求日益提高。難降解有機物是污水處理中常見的污染物質，它本身的化學特性決定了自身很難被生物降解，加之部分難降解污染物，如抗生素，氯代有機物等具有生物毒性，因此不能被傳統的生物法去除。化學方法，例如臭氧氧化法，金屬催化氧化法等，目前被廣泛用于處理這類污染物。化學方法相對于生物法具有反應速度快，污染物去除徹底等優勢。

中空纖維膜反應器是基于膜工藝的一種新穎的水處理方法。該反應器以中空纖維膜為載體。利用多根中空纖維膜外表面形成的巨大表面積提供反應進行的活性位點，同時將氣體通入中空纖維膜的腔內，氣體從中空纖維膜的膜壁擴散到腔外，從而在中空纖維膜外表面進行反應。此處通入的氣體可以是還原性氣體，包括但不限于氫氣、甲烷、一氧化碳等；也可以是氧化性氣體，例如空氣，氧氣等，也可以是用于調節水中pH的氣體，包括但不限于二氧化碳，氨氣等。通過膜壁擴散的氣體不會形成氣泡，從而保證了極高的氣體利用效率，同時還避免了將水中的揮發性污染物吹脫進入大氣的風險。

傳統的中空纖維膜反應器的膜外表面通常附著一層生物膜，利用生物對污染物質的降解能力從而完成污水的凈化過程，即膜生物膜反應器(MBfR)。正如上文所提到的，膜生物膜反應器(MBfR)的本質是一種生物方法，能夠處理的污染物種類有所受限。另外，膜生物膜反應器(MBfR)也具有自身的一些缺陷。例如申請號200810202126.1的中國專利申請，該專利需要較長時間來完成生物膜在中空纖維膜上的生長，生長完成之后的處理過程需要的水力停留時間也較長，同時由于氫氣在傳輸過程中受到沿程阻力影響而擴散不均，從而導致生物膜在中空纖維膜上的不均勻生長，污染物去除效果不佳。另外生物膜的厚度控制是膜生物膜反應器(MBfR)面臨的一項很大的挑戰。由于氣體和污染物質分別從生物膜的內部和外部擴散進入生物膜發生降解反應，所以偏厚或者偏薄的生物膜都會影響膜生物膜反應器(MBfR)的處理效果。

發明內容

本發明的目的在于解決現有技術中存在的問題，并提供一種貼附在中空纖維膜上的金屬薄膜的制備方法。

本發明所采用的具體技術方案如下：

一種貼附在中空纖維膜上的金屬薄膜的制備方法，具體為：將端部封閉的中空纖維膜置于金屬離子溶液中，所述金屬離子的氫氧化物沉淀難溶于水；向中空纖維膜內部不斷通入氨氣以保持膜體內處于正壓，使中空纖維膜內部的氨氣不斷穿過膜體向外部無泡擴散，溶液中的金屬離子在膜表面沉積；待中空纖維膜表面形成均勻金屬層后，停止氨氣通入，取出中空纖維膜進行清洗干燥，得到成品。

作為優選，所述的金屬離子溶液為金屬離子的飽和溶液。

作為優選，金屬層成分為金屬的氫氧化物和/或氧化物。

作為優選，所述金屬離子溶液為錳離子溶液或銅離子溶液。

作為優選，向中空纖維膜內部不斷通入氨氣的過程中，金屬離子溶液相對于中空纖維膜呈循環流動狀態。

作為優選，內循環運行時間為3d，內循環流速為0.5mL/min，水力停留時間為2h，氨氣的表壓為0.15Mpa。