一种浸没式耦合膜过滤反应器、制备方法及其应用技术

本发明专利技术涉及饮用水净化和污废水处理领域，具体而言，涉及一种浸没式耦合膜过滤反应器、制备方法及其在水处理中的应用，其包括陶瓷膜，所述陶瓷膜表面负载有催化剂A，所述陶瓷膜的通道内填充有催化剂B。其制备方法为，配制前驱体盐溶液B，将载体浸泡在所述前驱体盐溶液B中，烘干，煅烧；配制前驱体盐溶液A，将陶瓷膜浸泡在前驱体盐溶液A中，烘干，煅烧；将催化剂B填充于陶瓷膜的通道中，封装。本发明专利技术的过滤反应器，不仅强化了过硫酸盐的活化降解过程，还赋予了过滤膜吸附的功能，从而省去了后续工艺中加装吸附或其他形式的深度处理单元，缩短了水处理流程，节省运行和管理成本。节省运行和管理成本。节省运行和管理成本。

Submerged coupled membrane filtration reactor, preparation method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种浸没式耦合膜过滤反应器、制备方法及其应用


[0001]本专利技术涉及饮用水净化和污废水处理领域，具体而言，涉及一种浸没式耦合膜过滤反应器、制备方法及其在水处理中的应用。

技术介绍

[0002]水体中的有机污染物，尤其是有机微污染物对水体的危害大、影响广；各污染物在水体中长期存在，并不断的在多种介质中转移，在动植物、人体中累积，影响人类身体健康。
[0003]高级氧化技术是一种用于处理有机污染物的技术，其产生具有强氧化能力的活性物质，能够将有机物氧化成低毒或无毒的小分子物质，实现降解污染物，净化水体目的。
[0004]膜分离是污水处理的常用手段，其具有占地面积小、运行管理简便，制备成本低等优点。将高级氧化技术与膜分离技术相结合，将高级氧化作为膜过滤系统的前处理或后处理，可提高有机微污染物的去除效率。
[0005]但高级氧化作为前处理，其容易发生粉末催化剂泄漏进入到膜过滤系统中，堵塞膜孔，导致膜通量下降，加快了膜污染速度；而将高级氧化作为后处理，催化剂的分离和回收的难度大，增加了成本。并且，目前的饮用水处理过滤器，不能实现水体的深度处理，污染物去除也不彻底。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种浸没式耦合膜过滤反应器，其在陶瓷膜的表面负载有催化剂，在陶瓷膜的通道内也含有负载有催化剂的多孔载体，在处理污染水体时，在陶瓷膜表面，以及通道内均能发生高级氧化，并且多孔载体还具有吸附功能，其对污染水体的处理效率高，有机物的去除率高。
[0007]本专利技术的另一目的在于提供一种浸没式耦合膜过滤反应器的制备方法，其通过浸渍
‑
煅烧的方法，将催化剂负载在陶瓷膜上，以及将催化剂负载在多孔载体上，其负载效率高，经煅烧后，催化剂与陶瓷膜、多孔载体的负载强度高。
[0008]本专利技术的另一目的在于提供浸没式耦合膜过滤反应器在水处理中的应用，其可以对污染水体中的有机物进行深度处理，提高有机物的去除效率，并且该反应器中的陶瓷膜经反冲洗后，可重复利用，延长了过滤膜使用寿命。
[0009]本专利技术解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
[0010]一方面，本专利技术实施例提供一种浸没式耦合膜过滤反应器，包括陶瓷膜，所述陶瓷膜表面负载有催化剂A，所述陶瓷膜的通道内填充有催化剂B；
[0011]所述催化剂B包括多孔结构的载体，以及负载于所述载体表面的催化剂C。
[0012]另一方面，本专利技术实施例提供一种浸没式耦合膜过滤反应器的制备方法，其包括：S1配制前驱体盐溶液B，将载体浸泡在所述前驱体盐溶液B中，烘干，煅烧，即得到催化剂B；
[0013]S2配制前驱体盐溶液A，将陶瓷膜浸泡在前驱体盐溶液A中，烘干，煅烧，即得到负载有催化剂A的陶瓷膜；
[0014]S3将催化剂B填充于陶瓷膜的通道中，封装，即得到所述反应器。
[0015]另一方面，本专利技术实施例提供一种浸没式耦合膜过滤反应器在污水处理中的应用，将上述浸没式耦合膜过滤反应器浸没在待处理的水体中，向水体中投入过硫酸盐，启动外循环系统，使得水体流经膜通道，进行水处理；以过硫酸盐溶液作为反冲洗液，反冲洗过滤反应器。
[0016]相对于现有技术，本专利技术的实施例至少具有如下优点或有益效果：
[0017]在本专利技术中，在陶瓷膜表面负载有催化剂，同时在陶瓷膜的通道填充有负载催化剂的多孔结构载体，陶瓷膜表面的催化剂可活化过硫酸盐，可在陶瓷膜表面发生高级氧化，降解陶瓷膜外的有机物；在陶瓷膜通道的内部，同时填充有负载催化剂的多孔载体，多孔载体具有优异的吸附功能，通道内的催化剂将过硫酸盐活化后，将有机物分解成小分子物质，再经多孔载体吸附，实现高级氧化、膜分离以及吸附同时进行，极大的提高污水处理效率和污染物除去效率。
[0018]本专利技术的过滤反应器，不仅强化了过硫酸盐的活化降解过程，还赋予了过滤膜吸附的功能，从而省去了后续工艺中加装吸附或其他形式的深度处理单元，缩短了水处理流程，节省运行和管理成本。
[0019]在本专利技术中，通过浸渍
‑
煅烧，在陶瓷膜表面和多孔载体上负载催化剂，浸渍法可使得催化剂前驱体均匀分布在陶瓷膜和载体上，而在煅烧过程中，催化剂前驱体可在高温下原位反应生成催化剂，以提高催化剂与陶瓷膜、多孔载体的负载强度，避免在使用过程中，催化剂脱落，造成二次污染。
[0020]将本专利技术的过滤膜制备成过滤反应器，将其浸没在水中，对受污染水进行深度处理，膜分离、高级氧化和多孔吸附三者协同作用，可提高水处理效率和污染物的去除率。并且，在使用一段时间后，采用过硫酸盐进行反冲洗，延长陶瓷膜的使用寿命，以过硫酸盐反冲洗，不会向过滤反应器中引入其他杂质，避免对过滤膜造成损坏。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0022]图1为本专利技术实施例1制备的陶瓷膜使用前后的电镜图；
[0023]图2为本专利技术实施例1制备的活性炭使用前后的电镜图。
具体实施方式
[0024]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0025]需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考具体实施例来详细说明本专利技术。
[0026]一方面，本专利技术提供一种浸没式耦合膜过滤反应器，包括陶瓷膜，所述陶瓷膜表面负载有催化剂A，所述陶瓷膜的通道内填充有催化剂B；
[0027]所述催化剂B包括多孔结构的载体，以及负载于所述载体表面的催化剂C。
[0028]在本专利技术的一些实施例中，上述催化剂A为碱土金属氧化物或过渡金属氧化物。如氧化铜、氧化钴、氧化铁、氧化锰及其复合金属氧化物等。
[0029]在本专利技术的一些实施例中，上述载体为颗粒活性炭、沸石、焦炭、硅藻土、活性氧化铝、陶粒等多孔滤料中的一种或多种。颗粒活性炭、沸石等载体，其多孔结构具有优异的吸附性能，高级氧化将水体中的有机物降解成小分子物质，部分小分子对水体无害，但仍存在部分未被矿化的小分子，多孔载体可吸附小分子，进一步的净化水体。
[0030]以颗粒活性炭作为多孔载体，其比表面积大，吸附性能好，并且活性炭还可以作为活化过硫酸盐的催化剂，进一步的提高了过硫酸盐的活化效能，提高污水处理效率。
[0031]在本专利技术的一些实施例中，上述载体的粒径为50
‑
100目，比表面为400
‑
1200m2/g，平均孔径为3
‑
6nm。选择粒径为50
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种浸没式耦合膜过滤反应器，其特征在于，包括陶瓷膜，所述陶瓷膜表面负载有催化剂A，所述陶瓷膜的通道内填充有催化剂B；所述催化剂B包括多孔结构的载体，以及负载于所述载体表面的催化剂C。2.根据权利要求1所述的浸没式耦合膜过滤反应器，其特征在于，所述催化剂A为碱土金属氧化物或过渡金属氧化物。3.根据权利要求1所述的浸没式耦合膜过滤反应器，其特征在于，所述载体为颗粒活性炭、沸石、焦炭、硅藻土和陶粒中的一种或多种。4.根据权利要求3所述的浸没式耦合膜过滤反应器，其特征在于，所述载体的粒径为1
‑
5mm，比表面为400
‑
1200m2/g，孔径为2～50nm。5.根据权利要求1所述的浸没式耦合膜过滤反应器，其特征在于，所述催化剂C为碱土金属氧化物或过渡金属氧化物。6.一种如权利要求1
‑
5任一项所述的浸没式耦合膜过滤反应器的制备方法，其特征在于，包括：S1配制前驱体盐溶液B，将载体浸泡在所述前驱体盐溶液B中，烘干，煅烧，即得到催化剂B；S2配制前驱体盐溶液A，将陶瓷膜浸泡在所述前驱体盐...

【专利技术属性】
技术研发人员：王松雪，武倩倩，闫博引，刘美君，黄睿，宋双，夏文香，
申请(专利权)人：青岛理工大学，
类型：发明
国别省市：