一种层状双金属氢氧化物催化陶瓷膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于污水处理技术领域，具体涉及一种层状双金属氢氧化物催化陶瓷膜及其制备方法和应用。该制备方法包括第一金属盐、第二金属盐与络合剂混合形成反应液；陶瓷膜基底浸渍在反应液，水热反应；其中，所述第一金属盐为镍盐。该方法制得的催化剂的活性位点多、金属溶出少、催化性能优异。本发明专利技术制备方法采用水热法制备催化陶瓷膜，可以将层状双金属氢氧化物负载在陶瓷膜表面及内部多孔通道壁上，制备工艺简单，易于操作，催化剂分布均匀，膜表面催化活性位点多，催化剂结合稳定，可多次重复利用，对于成分复杂的工业或生活污水具有较强的兼容性和适应能力。容性和适应能力。容性和适应能力。

【技术实现步骤摘要】
一种层状双金属氢氧化物催化陶瓷膜及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于污水处理
，具体涉及一种层状双金属氢氧化物催化陶瓷膜及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]平板陶瓷膜在水和废水处理领域具有一些独特的优势，如机械强度高，耐酸碱腐蚀，耐氧化，容易清洗，使用寿命较长，无机陶瓷膜材料是高性能膜材料的重要组成部分，也是大力发展的战略新兴产业。然而，基于筛分原理的陶瓷膜分离工艺在运行中只有单一截留功能，并存在膜污染的问题，这也是陶瓷膜在水处理中的主要技术瓶颈。因此，陶瓷膜需要与其它工艺进行组合，以提高工艺的运行效果，扩大应用范围。
[0003]最近的研究表明，高级氧化与陶瓷膜分离联用的技术已经被证实是解决上述问题的有效手段。高级氧化技术以产生具有强氧化能力的自由基为特点，在高温高压、光辐照、催化剂等反应条件下，使大分子难降解有机物快速氧化成低毒或无毒的小分子。陶瓷膜与高级氧化相耦合的复合技术能同时发挥分离与氧化降解的功能，避免二次污染，从而比较彻底地解决污染的问题，同时还克服了单独高级氧化过程中催化剂难回收、处理效率低等缺点，因此，高级氧化与陶瓷膜分离联用，制成催化陶瓷膜具有很好的应用前景。
[0004]然而，现有的催化陶瓷膜制备技术多为直接掺杂，催化剂在烧结过程中容易发生团聚，导致膜表面催化活性位点较少，催化性能不够高。此外，催化剂与膜的结合性不好，容易发生金属离子溶出的现象，导致催化膜的使用寿命有限，且可能造成水体重金属污染。因此，目前非常迫切需要一种能够克服上述技术问题的高性能催化功能陶瓷膜。

技术实现思路

[0005]因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中催化陶瓷膜表面活性位点少，催化性能有待进一步提高，以及催化剂与陶瓷膜结合性不好，易发生金属离子溶出等现象，从而提供了一种层状双金属氢氧化物催化陶瓷膜及其制备方法和应用。
[0006]为此，本专利技术提供了以下技术方案。
[0007]本专利技术提供了一种层状双金属氢氧化物催化陶瓷膜的制备方法，包括以下步骤：
[0008]第一金属盐、第二金属盐与络合剂混合形成反应液；
[0009]陶瓷膜基底浸渍在反应液，水热反应；
[0010]其中，所述第一金属盐为镍盐。
[0011]所述水热反应的温度为120
‑
150℃，时间为12
‑
24h；
[0012]优选地，所述水热反应是在密闭条件下进行的。
[0013]所述络合剂为尿素和/或柠檬酸。
[0014]所述反应液中络合剂的浓度为30
‑
150mmol/L；
[0015]优选地，所述反应液中镍盐的浓度为10
‑
50mmol/L；
[0016]优选地，所述镍盐为硝酸镍。
[0017]所述第二金属盐为铜盐、铁盐和钴盐中的至少一种；
[0018]优选地，所述反应液中第二金属盐的浓度为10
‑
150mmol/L；
[0019]优选地，所述反应液中铜盐的浓度为10
‑
50mmol/L，铜盐优选为硝酸铜；
[0020]优选地，所述反应液中铁盐的浓度为10
‑
50mmol/L，铁盐优选为硝酸铁；
[0021]优选地，所述反应液中钴盐的浓度为10
‑
50mmol/L，钴盐优选为硝酸钴。
[0022]所述陶瓷膜基底表面的孔径为80
‑
100nm，厚度为4
‑
6mm。
[0023]所述陶瓷膜基底为多孔陶瓷膜；
[0024]优选地，所述陶瓷膜基底为α
‑
Al2O3陶瓷膜或ZrO陶瓷膜。
[0025]本专利技术还提供了一种上述制备方法制得的层状双金属氢氧化物催化陶瓷膜。
[0026]所述层状双金属氢氧化物催化陶瓷膜，每1g所述层状双金属氢氧化物催化陶瓷膜上的层状双金属氢氧化物的负载量为0.2
‑
1.0mg。
[0027]进一步地，本专利技术还提供了一种上述制备方法制得的层状双金属氢氧化物催化陶瓷膜或者上述层状双金属氢氧化物催化陶瓷膜在污水处理中的应用。
[0028]本专利技术技术方案，具有如下优点：
[0029]1.本专利技术提供的层状双金属氢氧化物催化陶瓷膜的制备方法，该制备方法包括第一金属盐、第二金属盐与络合剂混合形成反应液；陶瓷膜基底浸渍在反应液，水热反应；其中，所述第一金属盐为镍盐。该方法制得的催化剂的活性位点多、金属溶出少、催化性能优异。本专利技术制备方法采用水热法制备催化陶瓷膜，可以将层状双金属氢氧化物负载在陶瓷膜表面及内部多孔通道壁上，制备工艺简单，易于操作，催化剂分布均匀，膜表面催化活性位点多，催化剂结合稳定，可多次重复利用，对于成分复杂的工业或生活污水具有较强的兼容性和适应能力；该层状双金属氢氧化物催化剂存在多种氧化还原电子对协同作用，增加了催化陶瓷膜表面的氧空穴含量和电子转移速率，将本专利技术制得的陶瓷膜应用于污水处理时，促进了污水处理中氧化剂(过硫酸盐或过一硫酸盐)的活化，产生多种活性氧物种，提高氧化剂的利用率，该催化陶瓷膜耦合硫酸根自由基高级氧化技术可以有效提高污水中难降解污染物的去除效果。
[0030]本专利技术在制备层状双金属氢氧化物催化陶瓷膜时，络合剂先与金属离子配位，在水热反应过程中有助于形成氢氧化物层状结构，起到稳定金属离子的作用。
[0031]2.本专利技术提供的层状双金属氢氧化物催化陶瓷膜的制备方法，铁、铜、钴可以与镍形成层状双金属氢氧化物催化剂，在有效去除污水中污染物的同时缓解催化膜的膜污染问题，延长了膜清洗周期和膜的使用寿命，减小了运行成本。
[0032]本专利技术提供的层状双金属氢氧化物催化陶瓷膜的制备工艺简单、易于操作，催化剂能在陶瓷膜上均匀分布，陶瓷膜表面催化活性位点多，催化剂结合稳定，可以重复多次利用，对于成分复杂的工业或生活污水具有较强的兼容性和适应能力。
附图说明
[0033]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，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的附图。
[0034]图1是本专利技术实施例1催化陶瓷膜表面和截面的SEM图；
[0035]图2是本专利技术实施例2催化陶瓷膜表面和截面的SEM图；
[0036]图3是本专利技术实施例3催化陶瓷膜表面和截面的SEM图；
[0037]图4是本专利技术试验例中陶瓷膜性能测试装置结构示意图。
具体实施方式
[0038]提供下述实施例是为了更好地进一步理解本专利技术，并不局限于所述最佳实施方式，不对本专利技术的内容和保护范围构成限制，任何人在本专利技术的启示下或是将本专利技术与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本专利技术相同或相近似的产品，均落在本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种层状双金属氢氧化物催化陶瓷膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：第一金属盐、第二金属盐与络合剂混合形成反应液；陶瓷膜基底浸渍在反应液，水热反应；其中，所述第一金属盐为镍盐。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述水热反应的温度为120
‑
150℃，时间为12
‑
24h；优选地，所述水热反应是在密闭条件下进行的。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述络合剂为尿素和/或柠檬酸。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述反应液中络合剂的浓度为30
‑
150mmol/L；优选地，所述反应液中镍盐的浓度为10
‑
50mmol/L；优选地，所述镍盐为硝酸镍。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述第二金属盐为铜盐、铁盐和钴盐中的至少一种；优选地，所述反应液中第二金属盐的浓度为10
‑
150mmol/L；优选地，所述反应液中铜盐的浓度为10
‑
50mmol/L，铜盐优选为硝酸铜；优选地，所述反应液中铁盐...

【专利技术属性】
技术研发人员：李倩，颜俊，颜安，梁涛，郭磊，张宸，白璐，
申请(专利权)人：中国长江三峡集团有限公司，
类型：发明
国别省市：