[发明专利]一种纳米锰酸铜尖晶石催化膜反应器的构建及其在水处理中的应用方法

摘要

本发明涉及一种多相催化臭氧氧化除污染水深度处理技术，针对常规粉末状催化剂不利于水相中分离和易失活等缺陷，提出一种新型纳米锰酸铜尖晶石催化膜反应器的构建方法。其将多相催化臭氧氧化与陶瓷膜过滤技术相结合，利用陶瓷膜催化层上的活性组分(CuMn₂O₄)催化臭氧产生高氧化能力的·OH，有机物可通过直接与分子臭氧反应，或和臭氧分解产生的·OH反应，同时陶瓷膜截留作用也可以辅助强化去除水中的2‑羟基‑4‑甲氧基二苯甲酮。此外，臭氧可以与水体中的腐殖酸和天然有机物(NOMs)反应，有效地防止膜污染形成。纳米锰酸铜尖晶石催化膜的制备工艺简单，便于操作，膜表面催化剂均匀分布，提高了传质效率，在含PPCPs的饮用水或污水处理中具有潜在的应用前景。

主权项

1.一种纳米锰酸铜尖晶石(CuMn2O4)催化膜反应器的构建及其在水处理中的应用方法，其特征在于：以陶瓷膜为载体，将具有高活性的纳米锰酸铜尖晶石负载于催化膜表面，组成催化膜反应器；高催化活性的CuMn2O4负载于陶瓷膜表面，实现了纳米粉末催化剂与水的分离，为催化剂的清洗和多次循环使用提供了新方法；催化膜反应器可以将多相催化臭氧氧化与陶瓷膜过滤技术相结合，以催化膜的形式完成对臭氧氧化的强化；同时利用催化层的催化作用，完成膜污染因子的消除与降解，防止膜污染的形成；其中，CuMn2O4催化膜反应器通过以下几个步骤完成构建：(1)准确称量40.1893g一水合柠檬酸，溶解于800mL的去离子水中，使溶质完全溶解，以得到澄清溶液；(2)将10.2681g Cu(NO3)2·3H2O和10.2mL浓度为wt.50％的Mn(NO3)2加到上述溶液中，同时混合溶液以600rpm/min持续搅拌24h，使溶质完全溶解，以得到澄清溶液；(3)上述溶液在150℃条件下加热搅拌，待溶胶形成后停止加热；(4)将陶瓷膜浸泡在上述溶胶溶液中，静置60min；(5)将负载一次的陶瓷膜放置在高温马弗炉中灼烧，灼烧温度为750℃，灼烧时间为240min，马弗炉的升温速度为2℃/min，之后自然冷却至室温；(6)重复步骤(4)、(5)3次，即完成纳米锰酸铜尖晶石催化膜反应器的构建。