一种具有电催化性能的限域膜、其制作方法及应用技术

本发明专利技术提供一种具有电催化性能的限域膜，该限域膜为支撑框架以及催化基质层，支撑框架包括由支撑底板以及侧壁封装板组合形成的容纳腔，催化基质层设置在容纳腔内且催化基质层包括沿侧壁封装板高度方向依次设置的至少两层A催化层以及位于相邻的A催化层之间的B连接层，且A催化层的局部区域与侧壁封装板成间距设置。本发明专利技术还公开一种上述的具有电催化性能的限域膜的制作方法，通过将设有A催化层和中间连接层的支撑框架采用酸溶液进行刻蚀能很好地得到具有A催化层和B连接层(B连接层为呈间距设置的多个连接单元)的限域膜，整个限域膜的结构具有高稳固性，且催化通道具有三维立体式结构，增加催化位点。本发明专利技术还公开了上述限域膜的应用。限域膜的应用。限域膜的应用。

【技术实现步骤摘要】
一种具有电催化性能的限域膜、其制作方法及应用


[0001]本专利技术涉及水处理
，具体涉及一种具有电催化性能的限域膜、其制作方法及应用。

技术介绍

[0002]近年来，随着经济的发展，水体污染不断在扩大，如何控制水体污染、更好地利用水资源成为我们亟待解决的问题。
[0003]面对日益严重的水污染问题，现有的传统处理技术大多存在处理成本高，占地面积大，处理效率低等缺点，难以满足现有的处理需求。
[0004]膜技术是一项全新的高科技技术，通过其中的分离技术将液体中的污垢进行分类分离。将此技术运用到工业废水处理中能够科学处理不同种类的废水，具有很强的去污染物能力和良好的去色度效果，现如今已广泛运用到造纸业废水处理、印染业废水防治等行业中。
[0005]现有技术中的膜难以集合高稳固性、高通量、长使用寿命、高催化剂负载性等特征。
[0006]因此，开发一种能兼具高稳固性、高通量、长使用寿命、高催化剂负载性等特性的膜具有重大意义。

技术实现思路

[0007]本专利技术目的在于提供一种兼具高稳固性、高通量、长使用寿命、高催化剂负载性等特性的膜，具体为一种限域膜，其具体技术方案如下：
[0008]一种具有电催化性能的限域膜，该限域膜包括支撑框架以及催化基质层；所述支撑框架包括由支撑底板以及侧壁封装板组合形成的容纳腔；所述催化基质层设置在容纳腔内；
[0009]所述催化基质层包括沿侧壁封装板高度方向依次设置的至少两层A催化层，A催化层设置在支撑底板上；所述A催化层的局部区域与侧壁封装板成间距设置形成过道；相邻的A催化层之间设有B连接层，且所述B连接层与A催化层相连接；
[0010]所述A催化层的材质为含分散剂溶液和催化剂交联而成的混合物，分散剂溶液中分散剂的质量浓度为0.5％～11％；所述催化剂的形状为颗粒状和丝状，催化剂的用量为0.05～5mg/cm2；所述B连接层为呈间距设置的至少两个连接单元；A催化层、过道以及连接单件之间形成催化通道。
[0011]优选的，相邻A催化层的局部区域沿侧壁封装板的高度方向呈错位设置；A催化层中局部区域与侧壁封装板成之间的距离为0.5～5μm。
[0012]优选的，所述连接单元的材质采用直径为0.5～2μm的老化的塑料颗粒；塑料颗粒的老化方式为：采用频率为650THz～1.2PHz的紫外线连续照射240小时～360小时。
[0013]优选的，所述分散剂为聚乙二醇、聚乙烯醇、聚己内酯以及琼脂凝胶中的至少一
种；所述A催化层中颗粒状的催化剂与丝状的催化剂的质量比为(40～70)：(30～60)。
[0014]优选的，所述支撑底板的材质为聚酰胺材质；所述限域膜为平板膜；所述侧壁封装板为导电板材；所述催化剂包含二氧化锇、钯、七氧化二铼、零价铁和二氧化锰，且质量之比为1:(3～8):(1～4):(2～7):(4～8)。
[0015]应用本专利技术的限域膜，该限域膜为支撑框架以及催化基质层，支撑框架包括由支撑底板以及侧壁封装板组合形成的容纳腔，催化基质层设置在容纳腔内且催化基质层包括沿侧壁封装板高度方向依次设置的至少两层A催化层以及位于相邻的A催化层之间的B连接层，且A催化层的局部区域与侧壁封装板成间距设置形成通道；相邻的A催化层之间设有B连接层，且所述B连接层与A催化层相连接。采用支撑框架将待处理液体限定在特定空间内的同时结合催化基质层在A催化层和B连接层之间形成的多通道结构(A催化层、过道、B连接层中连接单元组合形成三维立体式结构)，使得整个限域膜具有高稳固性和高通量，且待处理液体在多通道结构中流动时最大可能与催化基质层中的催化位点接触，大大提高催化剂的负载率和延长使用寿命。
[0016]本专利技术还提供一种上述限域膜的制作方法，具体方案是：
[0017]一种上述的具有电催化性能的限域膜的制作方法，包括以下步骤：
[0018]步骤S1、制作支撑框架，具体是：将支撑底板和侧壁封装板组合形成容纳腔；
[0019]步骤S2、在支撑框架的容纳腔内设置催化基质层得到限域膜，具体是：
[0020]步骤S2.1、在支撑底板上通过界面聚合方式设置A催化层；A催化层包括分散剂溶液以及催化剂；
[0021]步骤S2.2、在A催化层上通过加聚反应方式设置包含碳酸钙和老化的塑料颗粒的中间连接层，碳酸钙与老化的塑料颗粒的质量比为(50～90)：(10～50)；
[0022]步骤S2.3、在中间连接层上设置A催化层；
[0023]步骤S2.4、进行判定，若A催化层的数量满足要求，则进入下一步，否则返回步骤S2.2；
[0024]步骤S2.4、将设有A催化层和中间连接层的支撑框架采用酸溶液进行刻蚀得到具有A催化层和B连接层的限域膜。
[0025]优选的，步骤S2.4之前还包括：将设有A催化层和中间连接层的支撑框架至于保护气体环境下用红外线与紫外线照射，得到改性膜；将改性膜进行压实处理。
[0026]优选的，用红外线与紫外线照射具体是：先进行红外线照射后进行紫外线照射，其中红外线的频率为0.3THz～50THZ，紫外线的频率为750THz～1PHz，红外线与紫外线照各照射5～10min。
[0027]优选的，所述步骤S2.1中支撑底板与A催化层进行界面聚合反应的时间为45～75秒；颗粒状的催化剂的直径为0.5～5μm；丝状的催化剂的长度为0.001～1cm，丝状的催化剂的横截面规格为0.5～5μm；
[0028]所述步骤S2.2中：碳酸钙的直径为0.5～2μm；B连接层中老化的塑料颗粒的总用量为0.04～4mg/cm2；
[0029]所述步骤S2.4中：酸溶液为盐酸溶液、硫酸溶液或硝酸溶液；酸溶液的pH为2.5～5.5；刻蚀时间为5～20min。
[0030]采用本专利技术的方法，操作方便，且通过将设有A催化层和中间连接层的支撑框架采
用酸溶液进行刻蚀能很好地得到具有A催化层和B连接层(B连接层为呈间距设置的至少两个连接单元)的限域膜，整个限域膜的结构具有高稳固性，且催化通道具有三维立体式结构，大大增加了催化位点的数量，提高催化效率。
[0031]本专利技术还提供一种上述限域膜的应用，具体应用于水处理，提高水处理效率。
[0032]除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本专利技术还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本专利技术作进一步详细的说明。
附图说明
[0033]构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0034]图1为本专利技术实施例1所得限域膜的结构示意图；
[0035]图2为实施例1所得限域膜的光学显微镜图(侧面结构图)；
[0036]图3为本专利技术实施例1所得限域膜的另一角度的光学显微镜图(侧面结构图)；
[0037]图4为本专利技术实施例1所得限域膜的B连接层刻蚀后的光学显微镜图；<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有电催化性能的限域膜，其特征在于，该限域膜包括支撑框架以及催化基质层；所述支撑框架包括由支撑底板以及侧壁封装板组合形成的容纳腔；所述催化基质层设置在容纳腔内；所述催化基质层包括沿侧壁封装板高度方向依次设置的至少两层A催化层，A催化层设置在支撑底板上；所述A催化层的局部区域与侧壁封装板成间距设置形成过道；相邻的A催化层之间设有B连接层，且所述B连接层与A催化层相连接；所述A催化层的材质为含分散剂溶液和催化剂交联而成的混合物，分散剂溶液中分散剂的质量浓度为0.5％～11％；所述催化剂的形状为颗粒状和丝状，催化剂的用量为0.05～5mg/cm2；所述B连接层为呈间距设置的至少两个连接单元；A催化层、过道以及连接单件之间形成催化通道。2.根据权利要求1所述的具有电催化性能的限域膜，其特征在于，相邻A催化层的局部区域沿侧壁封装板的高度方向呈错位设置；A催化层中局部区域与侧壁封装板成之间的距离为0.5～5μm。3.根据权利要求1所述的具有电催化性能的限域膜，其特征在于，所述连接单元的材质采用直径为0.5～2μm的老化的塑料颗粒；塑料颗粒的老化方式为：采用频率为650THz～1.2PHz的紫外线连续照射240小时～360小时。4.根据权利要求1所述的具有电催化性能的限域膜，其特征在于，所述分散剂为聚乙二醇、聚乙烯醇、聚己内酯以及琼脂凝胶中的至少一种；所述A催化层中颗粒状的催化剂与丝状的催化剂的质量比为(40～70)：(30～60)。5.根据权利要求1
‑
4任意一项所述的具有电催化性能的限域膜，其特征在于，所述支撑底板的材质为聚酰胺材质；所述限域膜为平板膜；所述侧壁封装板为导电板材；所述催化剂包含二氧化锇、钯、七氧化二铼、零价铁和二氧化锰，且质量之比为1:(3～8):(1～4):(2～7):(4～8)。6.一种如权利要求5所述的具有电催化性能的限域膜的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1、制作支...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐海音，张宏伟，吴红辉，康安琪，毛文劭，郑浠杰，资慧，刘泽晨，
申请(专利权)人：中南林业科技大学，
类型：发明
国别省市：