一种催化臭氧氧化功能陶瓷膜的制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115970724A(43)申请公布日2023.04.18(21)申请号202310106448.0(22)申请日2023.02.13(71)申请人浙江理工大学地址310018浙江省杭州市江干区下沙高教园区2号大街928号(72)发明人陈锋涛陈文兴吕汪洋(74)专利代理机构浙江英普律师事务所33238专利代理师陈小良(51)Int.Cl.B01J27/224(2006.01)B01J23/34(2006.01)C02F1/78(2023.01)C02F1/72(2023.01)C02F101/30(2006.01)C02F101/38(2006.01)权利要求书1页说明书5页(54)发明名称一种催化臭氧氧化功能陶瓷膜的制备方法(57)摘要本发明专利涉及分离膜材料技术领域，具体为一种催化臭氧氧化功能陶瓷膜的制备方法。本发明通过溶胶‑尿素牺牲法在陶瓷膜表面和孔隙壁上原位制备纳米钙钛矿型催化剂，在陶瓷膜孔隙中构建了数以万计个“纳米催化臭氧反应器”，纳米尺寸的钙钛矿型催化，比表面积大，催化臭氧效率成千倍提高。该改性方法提高了膜的渗透通量，且不被化学清洗陶瓷膜的酸碱洗脱，最重要的是解决了传统非均相催化传质效率慢和膜污染堵塞问题。CN115970724ACN115970724A权利要求书1/1页1.一种催化臭氧氧化功能陶瓷膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1、催化剂前驱体液的制备：称量一定浓度的六水合硝酸铈，放入水中充分溶解，随后依次称量一定浓度的六水合硝酸镧和四水合硝酸锰，再向烧杯加入一定量的一水合柠檬酸和乙二醇，充分搅拌得到溶胶，然后再向溶胶中添加一定浓度的尿素，搅拌溶解后即可；步骤2、催化沉积在陶瓷膜上：将陶瓷膜浸泡在步骤1制备的催化剂前驱体溶胶中30min；步骤3、催化热沉积处理：将步骤2得到的陶瓷膜放入烘箱中低温热处理一段时间，然后放入马弗炉中以500～1200℃高温热处理一段时间，即可得到催化臭氧氧化功能的陶瓷膜。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的陶瓷膜是氧化铝、氧化钛、氧化锆、氧化硅和碳化硅中的一种或一种以上的复合陶瓷膜。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的硝酸铈的浓度为0.1～1mol/L。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的硝酸镧的浓度为0.1～1mol/L。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于硝酸锰的浓度为0.5～1.5mol/L。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于尿素的浓度为1～5mol/L。7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于柠檬酸、乙二醇和金属硝酸盐的摩尔比为4:3:1。8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于低温热处理的温度是60～100℃，时间是3～24h。9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于高温热处理的温度是500～600℃，时间是1～3h。2CN115970724A说明书1/5页一种催化臭氧氧化功能陶瓷膜的制备方法所属技术领域[0001]本发明专利涉及分离膜材料技术领域，具体为一种催化臭氧氧化功能陶瓷膜的制备方法。背景技术[0002]臭氧氧化技术可以有效去除饮用水中的这些新兴微污染物、对印染废水脱色和降解水中有机污染物。但臭氧氧化技术在应用的过程中具有一定的局限性，如臭氧矿化能力低、利用效率低和有机物分解不彻底等。催化臭氧氧化技术是利用催化剂的作用，促进了反应过程中臭氧分子的分解和强氧化性，生成绿色环保和氧化能力更强的羟基自由基，提高了臭氧的利用效率，增加了有机污染物的氧化分解及矿化效率。但在实际应用过程中往往存在这催化剂流失严重以及回收困难的问题。[0003]将催化臭氧氧化与膜分离集成是一种新颖的催化反应分离技术，用于污水处理和饮用水的深度净化等领域。膜元件按照材质可分为有机膜和陶瓷膜。与有机膜相比，陶瓷膜具有更好的机械性能和化学稳定性，既能在较高的膜渗透通量下稳定运行，又能承受高的反冲洗强度以取得更好的反冲洗效果，其次陶瓷膜还有一个最重要的特征就是能耐受臭氧氧化。专利(CN107673504A)报道过臭氧氧化与陶瓷膜分离技术联用既可以保持稳定的高渗透通量，减缓膜污染进程，又可以氧化降解水中的难降解的污染物，尤其是对EDCs和PPCPs的去除效果十分突出，充分保障产水的生物安全性。[0004]然而，在单纯的臭氧氧化和陶瓷膜过滤集成的技术中，臭氧在大通量的陶瓷膜过滤过程中的传质速率有限，溶解在水中的臭氧浓度低，与污染物的接触不充分，氧化降解效果不是很明显。专利(CN106630391A)报道将二氧化锰掺杂在陶瓷颗粒中通过高温烧结技术制备具有臭氧催化功能的陶瓷膜，的确明显提高了臭氧的利用效率。但是该掺杂改性法制备的陶瓷膜存在二氧化锰催化剂被包埋现象，导致催