[发明专利]一种导电无机陶瓷膜材料及制备方法

说明书

本发明公开了一种导电无机陶瓷膜材料及制备方法，制备方法包括如下步骤：(1)无机陶瓷膜膜表面洗净后干燥，然后浸没入小分子有机碳溶液中；(2)将无机陶瓷膜膜取出后晾干，然后在负压条件下进行真空低温焦化；(3)低温焦化后的无机陶瓷膜在惰性气氛中进行高温热焦化，自然冷却至室温即得。本发明制备得到的导电无机陶瓷膜，由无机陶瓷膜构成其多孔介质的基体结构，保证机械强度，平均孔径为0.5～10微米，确认过滤过程的实现，导电物质在其表面进行原位热负载，在膜表面构成导电性通路，可保证膜表面电化学过程。

技术领域

本发明涉及一种导电无机陶瓷膜的制备方法，具体涉及碳原位负载的无机陶瓷膜材料及其制备方法，属于城市污水处理领域。

背景技术

膜生物反应器(Membrane Bioreactor，简称MBR)是能将生物降解作用与膜的高效分离技术相结合的一种新型高效的污水处理与回用装置，是近年新开发的污水处理与回用技术的重要组成，广泛应用于城市用水的净化以及生活污水和工业废水的处理。

与传统活性污泥污水处理工艺相比，具有占地面积小、容积负荷高、出水水质好等优点，被认为是具有发展前景的污水处理与回用技术之一。然而，MBR在实际推广应用过程中受到膜污染、能耗等技术问题的制约。膜生物反应器中的膜污染问题导致膜运行过程中清洗频率较高，不仅影响膜材质稳定性和膜的使用寿命，而且还降低水处理效率。因此，如何防止膜污染和进行膜清洗，已经成为国内外研究者面临的重要问题。

目前针对MBR膜的在线清洗方法主要包括：出水反洗、清水反冲、在线药洗等。出水反洗的方式能够在一定程度上控制膜污染，但由于反洗水质的影响，在反冲洗时可能会造成膜内表面的污染。在线清水反冲能够更有效地控制膜污染，提高膜生物反应器长期运行的稳定性，但对系统的冲击大，且水力清洗对凝胶层的去除作用不大。而在线反洗药剂进入反应器后，会影响反应器系统中微生物的活性，导致系统运行不稳定。因此需要开发一种新的能够有效进行膜清洗的方法。

近年来，为了控制混合液中污染物在膜表面的吸附，除了改善膜材质性能和控制运行条件外，一项新的技术受到许多学者关注，即电化学辅助技术。混合液体系中，活性污泥絮体、胶体粒子等都带负电荷，电化学辅助技术即通过外加电场，通过电场斥力减少带电污染物在膜表面吸附沉积，从而降低膜污染速率，延长膜过滤运行周期。

专利号CN 104289114A在平板膜制作的基础上，内嵌不锈钢丝网制成导电膜，构成导电滤膜。通过导电滤膜直接作为负极，采用石墨、不锈钢等导电抗腐蚀材料作为正极，利用恒电位仪等设施外加电源使得导电滤膜带有负电。利用静电斥力阻碍混合液中带负电的污染物在膜表面沉积，然而该导电平板膜的为有机膜，机械强度不高，在工程化应用上的难度较大。

专利号CN 102671551A通过将基体聚合物与导电性高分子、碳粉或碳纸以共混、铸膜液与粉体掺混或铸膜液与碳纸复合后成膜制备导电性微滤膜。该发明将成膜基体材料与导电性高分子或碳材料结合，制备导电性微滤膜，结合微滤膜与电极的特点于一体，可将分离过程与电化学过程结合提高分离效率。然而，该材料的制备流程复杂，且所制导电膜机械强度低，膜寿命较短。

发明内容

本发明提供一种导电无机陶瓷膜材料及制备方法，制备得到膜具有较大机械强度，克服以往研究和膜实际运用中性能较差的缺点，导电膜的形成，可将膜分离技术与电化学技术优点结合，提高分离效率，减缓膜污染进程，使操作更加简易方便。

一种导电无机陶瓷膜材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)无机陶瓷膜膜表面洗净后干燥，然后浸没入小分子有机碳溶液中；

(2)将无机陶瓷膜膜取出后晾干，然后在负压条件下进行真空低温焦化；

(3)低温焦化后的无机陶瓷膜在惰性气氛中进行高温热焦化，自然冷却至室温即得。