[发明专利]一种膜反应器

说明书

本发明提供了一种膜反应器，包括电解槽、C/Al₂O₃陶瓷膜和石墨管，电源负极连接C/Al₂O₃陶瓷膜外壁，正极连接石墨管外壁；C/Al₂O₃陶瓷膜一端封口设置在电解槽的底部，另一端开口；出水管一端通过C/Al₂O₃陶瓷膜的开口端伸入腔内，另一端连接蠕动泵，臭氧发生器通过管道通入石墨管和C/Al₂O₃陶瓷膜形成的腔内，管道的出气口紧贴C/Al₂O₃陶瓷膜外壁；进水管一端插入电解槽中，另一端与进水泵连接。本发明中C/Al₂O₃陶瓷膜通过碳黑沉积到氧化铝陶瓷管的孔隙中，形成碳黑涂层，得到的C/Al₂O₃陶瓷膜的孔径较低，操作简单；本发明能迅速降解污染物，降低膜污染，去除小于膜孔的污染物，利于废水净化，臭氧发生器喷射混合气体起到冲洗C/Al₂O₃陶瓷膜的作用，防止膜堵塞，降低膜孔污染物积累，实现膜孔清洁。

技术领域

本发明属于膜过滤技术领域，具体涉及一种膜反应器。

背景技术

膜过滤在过去几十年里已经引起了废水净化的注意，因为它可以截留许多种类的污染物，不需要额外的化学品和相对较低的能源消耗。但在膜过滤的应用过程中，通常会出现两个问题。一种是膜污染，它是由浓度极化和孔堵塞引起的。另一种是，膜很难去除比膜孔小的污染物。特别是一些具有持久性的有毒有机分子，将威胁到生态系统。制备孔径小于有毒有机分子的膜是一种选择，但它会引起通量的下降和较高的操作成本。此外，一些有机污染物很容易吸附在膜表面，通过正常的清洗程序很难从膜中分离出来。在报道的电化学膜过滤系统中，功能化膜作为阳极或阴极。例如，PVDF(聚偏氟乙烯)/钢网膜阴极电导性欠佳，石墨烯和碳纳米管被用作修饰膜的功能材料，价格昂贵。

因此，有必要开发一种新型、成本低膜设备和方法，既能增强膜的抗污能力，又能去除比孔小的有毒有机分子。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种膜反应器，该膜反应器中C/Al₂O₃陶瓷膜通过成本低的碳黑沉积到了氧化铝陶瓷管的孔隙中，形成碳黑涂层，得到的C/Al₂O₃陶瓷膜的孔径较小，更有利于去除小分子的污染物，并且成本低，操作简单；膜反应器以C/Al₂O₃陶瓷膜作为阴极，石墨管作为阳极，同时接通臭氧发生器，臭氧发生器以O₂为前驱气体，产生O₃和O₂混合气体的喷射到阴极C/Al₂O₃陶瓷膜上，在阴极的C/Al₂O₃陶瓷膜上释放的过量的O₂原位转化为H₂O₂，然后O₃偶联H₂O₂，分解得到高反应性的·OH，·OH具有强氧化能力，可以无选择性地分解污染物和比膜孔小的有毒有机分子，也可以降解清除堵塞住膜的有机污染物，并且臭氧发生器喷射的混合气体能够起到冲洗C/Al₂O₃陶瓷膜的作用，使C/Al₂O₃陶瓷膜焕然一新，该膜反应器能够在处理小于膜孔的污染物方面性能优异，能够迅速降解污染物，降低膜污染，去除小于膜孔的污染物，同时膜反应器中C/Al₂O₃陶瓷膜的孔径小，有利于废水净化，臭氧发生器喷射的混合气体还能够起到冲洗C/Al₂O₃陶瓷膜的作用，防止膜堵塞，降低膜孔的污染物积累，实现膜孔的清洁，保证膜反应器过滤的效率。