一种催化氧化联合膜处理技术去除自来水中微量污染物的方法技术

本发明专利技术公开了一种催化氧化联合膜处理技术去除自来水中微量污染物的方法，属于水处理技术领域。本发明专利技术解决了现有催化氧化技术对无机小分子污染物的去除率低的问题。本发明专利技术应用催化氧化联合膜处理工艺，具体的使用催化陶瓷膜

【技术实现步骤摘要】
一种催化氧化联合膜处理技术去除自来水中微量污染物的方法


[0001]本专利技术涉及一种催化氧化联合膜处理技术去除自来水中微量污染物的方法，属于水处理


技术介绍

[0002]现有自来水水厂采用臭氧氧化技术处理源水，以去除水中的有机物污染，但是目前水厂所使用的臭氧氧化技术效率低，水中臭氧浓度低、停留时间短、去除微量有机物污染的效率低。增加臭氧的投加量虽然可以提高其对微量有机物的去除效率，但是臭氧投量的增加会增加消毒副产物(如溴酸盐、溴代有机物、碘代有机物等)的生成。并且，现有水厂大多采用单一膜处理过滤水中小分子污染物，其对臭氧降解的微量污染物去除率低，严重影响水厂的出水水质。
[0003]为了克服传统的臭氧氧化技术处理方法的缺点，目前催化氧化技术被应用于去除水中微量有机物。但是在实际的应用中，虽然催化氧化可以促进臭氧对水中难降解有机物的去除，但同时也会产生一些消毒副产物，导致小分子有机物污染物(如卤乙酸、三卤乙烷)的产生。且传统催化氧化技术对无机小分子污染物的去除率依旧很低。因此，现有阶段需要新型的催化氧化技术来改善其对水中微量有机物的去除率。

技术实现思路

[0004]本专利技术为了解决现有技术中存在的上述问题，提供一种催化氧化联合膜处理技术去除自来水中微量污染物的方法。
[0005]本专利技术的技术方案：
[0006]一种催化氧化联合膜处理技术去除自来水中微量污染物的方法，该方法为：自来水首先依次经过砂滤、活性炭和PP棉过滤，然后采用催化陶瓷膜过滤，过滤后进入密封水箱，进行电催化联合臭氧催化氧化处理，出水经过纳米活性炭过滤后分别经过纳滤膜和反渗透过滤膜过滤，纳滤膜出水和反渗透过滤膜出水按照1:(2～4)的比例混合，最后经过紫外光消毒后，进入储水箱中。
[0007]进一步限定，电催化联合臭氧催化氧化处理过程为采用纳米气泡发生器对自来水进行臭氧催化氧化3min
‑
5min。
[0008]进一步限定，电催化联合臭氧催化氧化对自来水微量有机物污染物的去除率为99.90％～99.98％。
[0009]进一步限定，电催化联合臭氧催化氧化自来水微量有机物的去除率为99.90％～99.99％。
[0010]进一步限定，密封水箱内至少包含一对电极，还包括直流电源和臭氧发生器，所述的直流电源与电极连接，为电极供电。
[0011]更进一步限定，电极包括阳极和阴极，所述的阳极材料为多金属Ti复合氧化物，所
述的阴极材料为Pt/Ti复合材料。
[0012]进一步限定，自来水包括地表水和地下水。
[0013]更进一步限定，多金属Ti复合氧化物中金属包括铝、铜、锡、锑、镍、镁、钛、铁、铱、铬、钇、铂、金、银中的一种或者两种以上以任意比例混合。
[0014]更进一步限定，多金属Ti复合氧化物中氧化物包括钛氧化物、铝氧化物、钇氧化物、铬氧化物、铱氧化物、铱氧化物、镍氧化物、硒氧化物、锰氧化物、锑氧化物、锡氧化物、镍氧化物中的一种或者两种以上以任意比例混合。
[0015]进一步限定，多金属Ti复合氧化物的制备方法为：
[0016](1)对Ti板进行剪裁和预处理；
[0017](2)采用表面刻蚀技术对经过预处理的Ti板进行处理；
[0018](3)在真空条件下，将金属和金属氧化物的混合物浆料通过热喷涂方式均匀镀在Ti板上，每次喷涂4层；
[0019](4)完成一次喷涂后，进行热烧结；
[0020](5)重复步骤(3)和步骤(4)，得到多金属Ti复合氧化物阳极材料。
[0021]更进一步限定，步骤(2)中表面刻蚀技术为酸刻蚀。
[0022]更进一步限定，金属和金属氧化物的混合物浆料在真空条件下配置，并且该金属和金属氧化物的混合物浆料由多金属Ti复合氧化物、纳米导电陶瓷粉末和有机添加剂组成。
[0023]更进一步限定，烧结为两步烧结法，具体为先将样品升温至1530℃，持续时间为15s，然后迅速降温至1425℃保温6min。
[0024]进一步限定，Pt/Ti复合材料的制备方法为：
[0025]①
对Pt/Ti/SiO2/Si底片进行预处理；
[0026]②
采用熔融铸造法或粉末冶金法将金属和金属氧化物混合制成金属/金属氧化物金属靶；
[0027]③
在真空条件下，惰性气体Ar氛围下进行预溅射Ti，电流密度为10mA/cm2，预溅射时间为5min；
[0028]④
通入氧气，氧氩体积比为5：30的条件下，利用直流磁控溅射以高纯度Ti金属靶为溅射源，喷涂2层；
[0029]⑤
在真空条件下，利用直流磁控溅射以金属/金属氧化物金属靶为溅射源，喷涂2层；
[0030]⑥
重复步骤
④
和步骤
⑤
，得到Pt/Ti复合材料阴极材料。
[0031]更进一步限定，步骤
④
和步骤
⑤
中电流密度分别为20mA/cm2和35mA/cm2。。
[0032]本专利技术有益效果：
[0033](1)本专利技术应用催化氧化联合膜处理工艺，具体的使用催化陶瓷膜
‑
纳滤
‑
反渗透组合膜处理系统增强催化氧化对自来水中微量污染物的处理效果，实现了自来水中微量污染物的高效去除。
[0034](2)本专利技术将膜过滤、电化学氧化与臭氧氧化相耦合，从根本上解决了臭氧氧化效果较差，对大多数难降解有机污染物几乎不能降解的问题，以及臭氧氧化作用扩散传质限制导致反应速率较低的问题。本专利技术利用电子在电极表面及内部的扩散传质作用，提高电
子利用率和反应效率。
[0035](3)本专利技术以钛为基材在其表面镀一层多金属及金属氧化物作为阳极材料，由于多金属及金属氧化物的存在，是其具有良好的电催化活性及导电性，并且采用浆料喷涂的方式将金属及金属氧化物镀覆在基材表面，使其形成的多金属Ti复合氧化物为均匀的多孔结构，增加有效催化表面面积，且金属及金属氧化物的添加，提高涂层的催化活性，增强对有机物的降解能力。此外，金属及金属氧化物使涂层与钛可产生更好的结合力，发挥更强的电催化作用，电极使用寿命长，耐腐蚀性能良好。
[0036](4)本专利技术采用直流磁控交替溅射方法制备Pt/Ti复合材料作为阴极材料，该方法制备的电极表面呈现均匀一致的多孔结构，平均残余应力相对变化较小，表面较均匀。负载的金属和金属氧化物纳米粒子减少了团聚，不仅提高了比表面积和表面活性，而且能够阻止气泡进入电极内表面，避免钛基底钝化，保证了其良好的稳定性及使用寿命。
附图说明
[0037]图1为本专利技术催化氧化联合膜处理技术去除自来水中微量污染物的工艺流程图；
[0038]图2为实施例1和对比例1的臭氧浓度变化曲线对比图。
具体实施方式
[0039]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种催化氧化联合膜处理技术去除自来水中微量污染物的方法，其特征在于，该方法为：自来水首先依次经过砂滤、活性炭和PP棉过滤，然后采用催化陶瓷膜过滤，过滤后进入密封水箱，进行电催化联合臭氧催化氧化处理，出水经过纳米活性炭过滤后分别经过纳滤膜和反渗透过滤膜过滤，纳滤膜出水和反渗透过滤膜出水按照1:(2～4)的比例混合，最后经过紫外光消毒后，进入储水箱中。2.根据权利要求1所述的一种催化氧化联合膜处理技术去除自来水中微量污染物的方法，其特征在于，所述的密封水箱内至少包含一对电极，还包括直流电源和臭氧发生器，所述的直流电源与电极连接，为电极供电。3.根据权利要求2所述的一种催化氧化联合膜处理技术去除自来水中微量污染物的方法，其特征在于，所述的电极包括阳极和阴极，所述的阳极材料为多金属Ti复合氧化物，所述的阴极材料为Pt/Ti复合材料。4.根据权利要求3所述的一种催化氧化联合膜处理技术去除自来水中微量污染物的方法，其特征在于，所述的多金属Ti复合氧化物中金属包括铝、铜、锡、锑、镍、镁、钛、铁、铱、铬、钇、铂、金、银中的一种或者两种以上以任意比例混合，多金属Ti复合氧化物中氧化物包括钛氧化物、铝氧化物、钇氧化物、铬氧化物、铱氧化物、铱氧化物、镍氧化物、硒氧化物、锰氧化物、锑氧化物、锡氧化物、镍氧化物中的一种或者两种以上以任意比例混合。5.根据权利要求3所述的一种催化氧化联合膜处理技术去除自来水中微量污染物的方法，其特征在于，所述的多金属Ti复合氧化物的制备方法为：(1)对Ti板进行剪裁和预处理；(2)采用表面刻蚀技术对经过预处理的Ti板进行处理；(3)在真空条件下，将金属和金属氧化物的混合物浆料通过热喷涂方式均匀镀在Ti板上，每次喷涂4层；(4)完成一次喷涂后，进行热烧结；(5)重复步骤(3)和步骤(4)，得到多金属Ti复合氧化物阳极材料。6.根据权利要求5所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：白福良，田辉，
申请(专利权)人：首功智能制造黑龙江有限公司，
类型：发明
国别省市：