一种催化氧化与吸附双重功能的过滤膜及其制备方法技术

本发明专利技术涉及饮用水净化和污废水处理技术领域，具体而言，涉及一种催化氧化与吸附双重功能的过滤膜及其制备方法。该过滤膜包括表面负载有金属氧化物的陶瓷膜，以及填充于所述陶瓷膜的通道内的吸附材料。其制备方法为，配制金属盐溶液，将所述陶瓷膜浸渍在所述金属盐溶液中，烘干，煅烧；将吸附材料填充于煅烧后的陶瓷膜的通道中，封装。本发明专利技术的过滤膜以陶瓷膜为基膜，在陶瓷膜表面负载金属氧化物，并在陶瓷膜的通道中填充吸附材料，二者共同作用，既可以活化过硫酸盐，又能起到吸附作用，可提高水处理效率，并有助于对水体进行深度处理。并有助于对水体进行深度处理。

A filter membrane with dual functions of catalytic oxidation and adsorption and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种催化氧化与吸附双重功能的过滤膜及其制备方法


[0001]本专利技术涉及饮用水处理与污废水处理领域，具体而言，涉及一种催化氧化与吸附双重功能的过滤膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]有机微污染物在水体中的浓度低，但其去除难度大，在水体中易长期存在，容易在动植物、人体中累积，对人体造成一定的损害。
[0003]高级氧化和膜处理是水处理中较为常用的两种手段，二者结合使用，可提高污染物的去除效率。其中，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硫酸根自由基或羟基自由基等活性物质，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。膜分离技术主要是过滤水体中的颗粒物、胶体、微生物及大分子有机物等，达到净化水体的目的。
[0004]目前，通常是将高级氧化和膜分离作为两个处理单元，协同对水体进行处理。将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。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种催化氧化与吸附双重功能的过滤膜，其以陶瓷膜为基膜，在陶瓷膜表面负载金属氧化物，并在陶瓷膜的通道中填充吸附材料，二者共同作用，既可以活化过硫酸盐实现催化氧化，又能起到吸附作用，可提高污水处理效率，并能对水体进行深度处理。
[0006]本专利技术的另一目的在于提供一种催化氧化与吸附双重功能的过滤膜的制备方法，其将陶瓷膜浸渍在金属盐溶液中，再通过煅烧，获得金属氧化物的陶瓷膜，采用浸渍
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煅烧的方式，可提高金属氧化物在陶瓷膜表面的负载强度。
[0007]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。
[0008]一方面，本专利技术实施例提供一种催化氧化与吸附双重功能的过滤膜，包括表面负载有金属氧化物的陶瓷膜，以及填充于所述陶瓷膜的通道内的吸附材料。
[0009]另一方面，本专利技术实施例提供一种催化氧化与吸附双重功能的过滤膜的制备方法，其包括：配制金属盐溶液，将所述陶瓷膜浸渍在所述金属盐溶液中，烘干，煅烧；筛选吸附材料，将所述吸附材料填充于煅烧后的陶瓷膜的通道中，封装。
[0010]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：
[0011]在本专利技术中，以陶瓷膜为基膜，在基膜上负载金属氧化物，金属氧化物可活化过硫酸盐，将水中的大分子有机物分解成小分子，可降低陶瓷膜外部的有机物浓度，进而减少陶瓷膜外有机物的聚集，减缓陶瓷膜被污染的速度，延长陶瓷膜的使用寿命；再者，污水中的有机物先在陶瓷膜外部分降解后，其进入到陶瓷膜通道中的有机物进一步减少，同时陶瓷
膜通道中负载的金属氧化物可以进一步催化氧化分解有机物，并结合通道内封装的多孔材料对分解的有机物进行吸附，实现水体的深度处理，提高有机物的去除效率。
[0012]在本专利技术中，将陶瓷膜浸渍在金属盐溶液中，随后进行煅烧，在陶瓷膜表面原位生长金属氧化物，可提高金属氧化物在陶瓷膜上的负载强度，避免在使用过程中，金属氧化物脱落。将吸附材料填充在陶瓷膜的通道中，其制备方法简单，操作方便。
具体实施方式
[0013]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。
[0014]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。
[0015]一方面，本专利技术实施例提供一种催化氧化与吸附双重功能的过滤膜，包括表面负载有金属氧化物的陶瓷膜，以及填充于所述陶瓷膜的通道内的吸附材料。
[0016]陶瓷膜是无机陶瓷材料经特殊工艺制备而形成的非对称膜。陶瓷膜分为管式陶瓷膜和平板陶瓷膜两种。在本专利技术的实施例中，可根据实际的使用环境，选择管式陶瓷膜或者是平板陶瓷膜。
[0017]管式陶瓷膜管壁密布微孔，在压力作用下，原料液在膜管内或膜外侧流动，小分子物质或液体透过膜，大分子物质或固体被膜截留，从而达到分离、浓缩、纯化等目的。
[0018]平板陶瓷膜板面密布微孔，在一定的膜孔径范围内，渗透的物质分子直径不同，则渗透率不同，以膜两侧的压力差为驱动力，膜为过滤介质，在一定压力作用下，当原料液流过膜表面时，只允许水、无机盐、小分子物质透过膜，而阻止水中的悬浮物、胶体和微生物等大分子物质通过。
[0019]陶瓷膜具有分离效率高、效果稳定、化学稳定性好、耐酸碱、耐有机溶剂、耐菌、耐高温、抗污染、机械强度高、再生性能好、分离过程简单、能耗低、操作简单，维护方便、使用寿命长等众多优势，在食品、饮料、植(药)物深加工、生物医药、发酵、精细化工等众多领域均有应用，主要是用于工艺过程中的分离、澄清、纯化、浓缩、除菌、除盐等。
[0020]在污水处理过程中，通过陶瓷膜将污水中的胶体、悬浮物、部分大分子有机物隔离在陶瓷膜外，实现初步的过滤，但由于陶瓷膜不能完全的将有机物等过滤掉，因此，负载在陶瓷膜上的催化剂，可将污水中的过硫酸盐活化，产生活性物质(硫酸根自由基、羟基自由基等)，进行高级氧化，进一步的将陶瓷膜外、通过陶瓷膜进入到陶瓷膜通道中的有机物降解，对污水进行深度处理，提高有机污染物的降解率。
[0021]金属氧化物可活化过硫酸盐，使得过硫酸盐产生具有强氧化性的活性物，与水体中的有机物作用，降解有机物。在本专利技术中，在陶瓷膜的表面(包括通道内表面)负载金属氧化物，结合通道内的吸附材料，可同时在水体中发生催化氧化与吸附双重作用，能够在陶瓷膜过滤的过程中极大的提高污水处理效率和有机物的去除率。
[0022]其中，金属氧化物的负载量为5
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10g/m2。将金属氧化物的负载量控制在该范围内，其对污水的处理效果好，金属氧化物与陶瓷膜的协同效果最好。当金属氧化物的负载量小
于5g/m2时，由于负载量少，导致金属氧化物在陶瓷膜上分布不均匀，影响金属氧化物对过硫酸盐的活化，进而影响过滤膜对污水的处理效果。而当金属氧化物的负载量大于10g/m2时，过量的金属氧化物堆积在陶瓷膜上，影响陶瓷膜的过滤效果，即陶瓷过滤膜的有效通量减少，水通过陶瓷膜的速率降低，相应的对污水处理的速率也降低。
[0023]在本专利技术的一些实施例中，上述金属氧化物为过渡金属氧化物，所述过渡金属氧化物为铁氧化物、铜氧化物、锰氧化物、钴氧化物其复合金属氧化物中的一种或多种。过渡金属氧化物与过硫酸盐形成非均相催化体系，其应用成本低，活化效率高、无需额外能量输入，并且过渡金属氧化物催化剂易回收。过渡金属氧化物与陶瓷膜配合使用，可提高污水处理的效率，降低污水处理能耗，也便于管理污水处理系统。
[0024]在本专利技术的一些实施例中，所述吸附材料为颗粒活性炭、沸石、焦炭、硅藻土和陶粒中的一种或本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种催化氧化与吸附双重功能的过滤膜，其特征在于，包括表面负载有金属氧化物的陶瓷膜，以及填充于所述陶瓷膜的通道内的吸附材料。2.根据权利要求1所述的催化氧化与吸附双重功能的过滤膜，其特征在于，所述吸附材料为颗粒活性炭、沸石、焦炭、硅藻土和陶粒中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的催化氧化与吸附双重功能的过滤膜，其特征在于，所述金属氧化物为铁氧化物、铜氧化物、锰氧化物、钴氧化物及其复合金属氧化物中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的催化氧化与吸附双重功能的过滤膜，其特征在于，所述吸附材料的粒径为1
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5mm，比表面为400
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1200m2/g，平均孔径为2
‑
50nm。5.一种如权利要求1
‑
4任一项所述的催化氧化与吸附双重功能的过滤膜的制备方法，其特征在于，包括：配制金属盐溶液，将所述陶瓷膜浸渍在所述金属盐溶液中，烘干，煅烧；将吸附材料填充于煅烧后的陶瓷膜的通道中，封装。6.根据权利要求5所述的催化氧化与吸附双重功能的过滤膜的...

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