[发明专利]多功能光催化复合陶瓷分离膜及其制备方法和应用

权利要求书

1.多功能光催化复合陶瓷分离膜，其特征在于，以孔径为200-2000nm、 孔隙率为25-60％的多孔陶瓷膜基体为载体，通过溶胶-凝胶技术制得羟基磷灰 石溶胶和银-二氧化钛复合溶胶，先后采用羟基磷灰石溶胶和银-二氧化钛复合 溶胶对载体膜进行两次溶胶-凝胶浸渍、干燥、焙烧，在载体膜陶瓷粒子的表面 先形成羟基磷灰石膜层，再形成载银二氧化钛光催化膜层，得到孔径为 100-1900nm、孔隙率为20-55％的载银二氧化钛/羟基磷灰石光催化复合陶瓷分 离膜，载银二氧化钛中银元素与二氧化钛质量比为0.01-5.00％。

2.根据权利要求1所述的多功能光催化复合陶瓷分离膜，其特征在于，多 孔陶瓷膜载体为氧化铝、氧化锆、二氧化硅多孔陶瓷膜。

3.根据权利要求1或2所述的多功能光催化复合陶瓷分离膜，其特征在于， 羟基磷灰石膜层是羟基磷灰石纳米纤维交织而成的多孔膜层；载银二氧化钛光 催化膜层是具有锐钛矿晶型的二氧化钛纳米粒子或含有锐钛矿晶型为主的二氧 化钛混晶纳米粒子组成的膜层。

4.如权利要求1所述的多功能光催化复合陶瓷分离膜的制备方法，其特征 在于，制备步骤如下：

第一步，载体的预处理

将作为载体的陶瓷膜基体用去离子水清洗并烘干后，降至室温备用；

第二步，溶胶的制备

(1)羟基磷灰石溶胶的制备

以3∶5的摩尔比例分别配制磷酸氢二铵和硝酸钙溶液，用氨水调节各自的 pH值至7-11；将磷酸氢二铵溶液缓慢滴入不断搅拌的硝酸钙溶液中，待加入完 毕，继续搅拌均匀后静置，再通过清洗分离直至彻底去除杂质NH4+离子，随后 加入含有0.1-10％葡萄糖的乙醇溶液并分散均匀，得到白色乳状羟基磷灰石溶 胶；

(2)银-二氧化钛复合溶胶的制备

将0.5-5份体积的二氧化钛前驱体钛醇盐加到0.5-8份体积的无水乙醇中 搅拌均匀后，加入0.1-10份体积的二乙醇胺并搅拌均匀；

称量银与二氧化钛质量比为0.01-5.00％的可溶性银盐，将其溶解在 0.01-0.1份水中后与0.1-1份无水乙醇混合；

将所配制的两种溶液混合并持续搅拌，缓慢水解得到浅黄色透明银-二氧化 钛复合溶胶；

第三步，多功能光催化复合陶瓷分离膜的制备

将陶瓷膜基体浸入羟基磷灰石溶胶1-60min，取出干燥后，在400-700℃ 保温0.5-4h，然后以50-500℃/h降至室温，再浸入银-二氧化钛复合溶胶1-60min， 取出干燥后，升温至400-700℃保温0.5-4h，然后以50-500℃/h降至室温，制 备完成。

5.如权利要求1所述的多功能光催化复合陶瓷分离膜在水处理中的应用， 其特征在于，当待处理水通过复合陶瓷分离膜时，由压力泵或真空泵产生范围 为0.02-1.0MPa的压差来提供分离过程所需要的驱动力，羟基磷灰石膜层对水 中的有机污染物和致病微生物进行膜吸附和截留分离，同时经紫外灯照射时， 载银二氧化钛光催化膜层被激活，产生光生空穴-电子对，在反应过程中持续通 入空气，使膜吸附和截留物质发生氧化还原反应并降解，出水水质稳定后其总 有机碳去除率达60-90％，灭菌率大于或等于99.9％。

6.根据权利要求5所述的多功能光催化复合陶瓷分离膜在水处理中的应用， 其特征在于，应用于地表与地下水源水处理、饮用水预处理与灭菌消毒、污废 水深度处理的水处理技术领域。