[发明专利]一种基于原位还原的无机改性膜的制备方法及其应用

说明书

一种基于原位还原的无机改性膜的制备方法及其应用，它涉及一种改性无机膜的制备方法及其应用。本发明的目的是要解决现有商品膜在使用过程中易造成污染，通过清洗去除污染会增加成本，造成二次污染和无法去除小分子有机物的问题。方法：一、制备催化剂负载层；二、在无机膜表面负载负载层，得到负载有负载层的无机膜，再煅烧，得到改性无机膜；三、制备催化剂种子溶液；四、将改性无机膜浸入到催化剂种子溶液中。一种基于原位还原的无机改性膜与氧化剂结合使用，用于处理饮用水中微污染物、处理污水处理厂二级处理后水中存在的污染物、处理工业废水中难降解污染物、处理湖泊水和水库水中的浊度和藻类。本发明可获得基于原位还原的无机改性膜。

技术领域

本发明涉及一种改性无机膜的制备方法及其应用。

背景技术

膜技术的诞生对解决藻类污染、两虫问题起到了至关重要的作用。膜具有筛分作用，根据污染物的尺寸大小，选择合适孔径的膜并通过物理作用可将污染物与水体分离。虽然这种物理分离的方法简单且不引入新的污染物，但也具有很大的局限性。首先膜在使用过程会造成严重的膜污染，比膜孔径大得多的污染物沉积在膜表面并形成滤饼层，随着滤饼层的压实和增厚，膜通量和污染物去除率都将会受到显著影响，这部分污染可通过清洗来缓解，但是清洗不但产生花费还将造成二次污染。其次和膜孔径相仿的污染物，在去除过程中很可能会附着在膜孔内壁，难以通过清洗而去除。最后一些小分子有机物如抗生素、藻毒素和一些个人护理用品类污染物等，可能会穿过膜孔。因此对市面上常见的基于物理筛分作用从而去除污染物的商品膜进行改性是十分必要的。

发明内容

本发明的目的是要解决现有商品膜在使用过程中易造成污染，通过清洗去除污染会增加成本，造成二次污染和无法去除小分子有机物的问题，而提供一种基于原位还原的无机改性膜的制备方法及其应用。

一种基于原位还原的无机改性膜的制备方法，是按以下步骤完成的：

一、制备催化剂负载层：

向缓冲溶液中加入具有负载功能的有机物，得到负载层溶液；

步骤一中所述的缓冲溶液为缓冲剂溶解到水中得到的，其中缓冲剂的浓度为0.1mmol/L～25mmol/L；

步骤一中所述的具有负载功能的有机物为均苯三甲酸、甲壳素、壳聚糖、纤维素、葡萄糖、果糖、半乳糖和谷氨酸中的一种或其中几种的混合物；

二、采用方法一、方法二或方法三在无机膜表面负载负载层，得到负载有负载层的无机膜，再煅烧，得到改性无机膜；

步骤二中所述的煅烧温度为600℃～1200℃，煅烧时间为6h～12h，煅烧的升温速率为3℃/min～15℃/min，煅烧时的气流量为150mL/min～250mL/min；

三、将过渡金属的化合物分散到溶剂中，再搅拌，得到催化剂种子溶液；

步骤三中所述的过渡金属的化合物为四氯化钛、高锰酸钾、氯化铁、硝酸铁、硝酸钴、氯化钴、硫酸铜和氯化锌中的一种或其中几种的混合物；

步骤三中所述的催化剂种子溶液中过渡金属的化合物的浓度为1mmol/L～200mmol/L；

四、将改性无机膜浸入到催化剂种子溶液中5h～18h，得到基于原位还原的无机改性膜。

本发明的原理：

本发明通过原位还原的方式在无机膜的表面负载催化剂，在待处理的水体中加入少量氧化剂，在水流通过膜面时，催化剂将迅速催化氧化剂和污染物发生反应，从而将污染物转化为无毒无害的小分子，同时沉积在膜表面或者附着在膜孔中的污染物含量降低，膜污染得到缓解甚至去除，原位还原的方式既将催化剂固定在了膜上，又不需要单独引入其他还原剂，无还原副产物的生成，节约了还原药剂，是一种绿色的、环境友好的膜改性方式。

本发明的有益效果：