[發明專利]一種電催化臭氧吸附膜過濾去除水中有機污染物的裝置及方法

有效

• 申請號: 202010837394.1
• 申請日: 2020-08-19
• 公開（公告）號: CN111943408B
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發明（設計）人: 楊晴;黃海鷗
• 申請（專利權）人: 北京師范大學
• 主分類號: C02F9/00
• 分類號: C02F9/00;C02F101/30;C02F101/34;C02F101/38;C02F1/78;C02F1/32;C02F1/461
• 代理公司: 北京文苑專利代理有限公司 11516
• 代理人: 王煒

1.一種去除水中有機污染物的方法，其特征在于，所采用的裝置包括依次連接的氧氣源、臭氧發生器和臭氧溶液儲備罐，所述臭氧溶液儲備罐與原水儲罐通過管線與電催化臭氧膜過濾反應器連接，所述電催化臭氧膜過濾反應器由金屬網電極、硅膠絕緣墊圈、電催化臭氧過濾膜電極構成，其中穩壓電源正極通過連接導線與金屬網電極連接，電催化臭氧過濾膜電極與穩壓電源負極通過連接導線相連接，陰陽極之間用硅膠絕緣墊圈隔開；

所述電催化臭氧過濾膜電極表面負載一層導電納米材料，進水流經過濾膜電極表面，其中含有的有機污染物被吸附在導電納米層表面，而后與進入膜孔的臭氧電催化產生的自由基發生氧化反應，最終被降解；所述導電納米材料負載量為5-500g/m²，導電層厚度介于5μm-1mm之間；

電催化臭氧過濾膜電極為碳材料復合膜電極，所述碳材料為碳納米管，碳材料表面含有羥基、羧基、氨基中的一種或者多種官能團；

所述有機污染物為羅丹明B、布洛芬；

所述方法包括如下步驟：

(1)打開氧氣源，啟動臭氧發生器，將產生的臭氧與氧氣的混合氣體通入臭氧溶液儲備罐中，氣體流量控制在0.1-10L min^-1之間，通氣時間控制在15-60min之間，進水溶解性臭氧濃度控制在0.5-40mg L^-1之間;

(2)將臭氧溶液儲備罐中的液體和原水儲罐的液體按照比例泵送至電催化臭氧膜過濾反應器中，進水比例控制在1:1-100:1之間，調節比例使進水臭氧溶液濃度與過氧化氫產量比例控制在1:1-3:1。

(3)啟動電催化臭氧膜過濾反應器，控制膜過濾通量在50–150L m^-2h^-1之間；電壓在1-10V之間；

所述電催化臭氧過濾膜電極由碳納米材料導電層和基底膜構成，其制備方法是首先配置分散均勻的碳納米管分散液，然后以真空抽濾或加壓過濾的方式將其負載在基底膜表面；或者把碳纖維布或碳紙壓合在基底膜表面制成；

待處理的原水中還含有電解質，所述電解質為硫酸鈉或氯化鈉，濃度為0.1-600mM，待處理的原水pH為4-10。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，臭氧發生器通過氣體流量閥、氣體流量計與臭氧溶液儲備罐連接，并通過過濾泵或加藥泵與電催化臭氧膜過濾反應器連接；所述原水儲罐通過過濾泵或加藥泵與電催化臭氧膜過濾反應器連接。