申请日2016.11.03
公开(公告)日2017.05.10
IPC分类号C02F1/78; B01J23/34
摘要
本发明公开了一种陶瓷膜及其制备方法、陶瓷膜组件、废水处理系统。陶瓷膜的制备方法包括以下步骤：S1，将陶瓷颗粒加工成为粒径尺寸为130～650nm的陶瓷颗粒，将二氧化锰加工成为粒径尺寸为260～360nm的颗粒;S2，将陶瓷颗粒与二氧化锰颗粒按照质量比为100：2～5进行混合，在1150～1250℃下进行烧结，使混合颗粒粘结，制得陶瓷膜，所述陶瓷膜的微观结构包括平均直径为20～100nm的孔隙通道，且二氧化锰颗粒分布在所述孔隙通道内。本发明制得的陶瓷膜用于废水处理系统中，具有较高的臭氧反应效率和速率，且废物降解效果也较好。
权利要求书
1.一种陶瓷膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：S1，将陶瓷颗粒加工成为粒径尺寸为130～650nm的陶瓷颗粒，将二氧化锰加工成为粒径尺寸为260～360nm的颗粒;S2，将陶瓷颗粒与二氧化锰颗粒按照质量比为100：2～5进行混合，在1150～1250℃下进行烧结，使混合颗粒粘结，制得陶瓷膜，所述陶瓷膜的微观结构包括平均直径为20～100nm的孔隙通道，且二氧化锰颗粒分布在所述孔隙通道内。
2.根据权利要求1所述的陶瓷膜的制备方法，其特征在于：步骤S1中，将陶瓷颗粒加工成为粒径尺寸为130～200nm的陶瓷颗粒。
3.根据权利要求1所述的陶瓷膜的制备方法，其特征在于：步骤S1中，陶瓷颗粒由氧化铝制备得到。
4.一种根据权利要求1～3任一项所述的制备方法制得的陶瓷膜。
5.一种陶瓷膜组件，其特征在于：所述陶瓷膜组件由多个平板状的陶瓷膜叠加组装构成，所述陶瓷膜为如权利要求4所述的陶瓷膜。
6.一种废水处理系统，其特征在于：包括池体、臭氧发生装置、臭氧曝气器和如权利要求5所述的陶瓷膜组件;所述臭氧发生装置用于产生臭氧并将臭氧输送至所述臭氧曝气器;所述池体上设有用于接收废水的进水口和用于排出处理后的清水的出水口，所述曝气器安装在所述池体的底部，所述陶瓷膜组件设置在所述池体内、位于所述曝气器的上方空间。
7.根据权利要求6所述的废水处理系统，其特征在于：所述池体内还包括竖直设置的导流板，所述进水口设置在所述池体的上部位置，位于所述导流板的一侧;所述出水口设置在所述池体的上部位置，位于所述导流板的另一侧，所述曝气器和所述陶瓷膜组件设置在所述导流板的另一侧的池体空间内。
8.根据权利要求6所述的废水处理系统，其特征在于：所述废水处理系统还包括臭氧尾气收集器和分解装置，所述臭氧尾气收集器用于收集从所述池体上方排出的臭氧，所述分解装置用于将所述臭氧尾气收集器输送的臭氧分解成为氧气。
9.根据权利要求6所述的废水处理系统，其特征在于：所述池体的上部位置还设置有溢流口。
10.根据权利要求6所述的废水处理系统，其特征在于：所述池体的底部位置还设置有排空口。
说明书
一种陶瓷膜及其制备方法、陶瓷膜组件、废水处理系统
【技术领域】
本发明涉及水和污水深度处理技术领域，特别是涉及一种陶瓷膜及其制备方法、陶瓷膜组件、废水处理系统。
【背景技术】
臭氧氧化技术是饮用水和污水处理领域广泛应用的深度处理技术，用于生产优质饮用水，或者生产再生水以促进中水资源化利用。臭氧氧化的主要作用是利用臭氧的强氧化能力，分解破坏有毒有害的难降解有机污染物，消解这类污染物的毒性程度，并将其转化成为能够为微生物所降解的结构形式，或者转化成为二氧化碳之类的无害物质。因此，臭氧氧化在水和污水处理领域发挥着重要的作用。
臭氧氧化过程一般在氧化接触池中进行，臭氧来自臭氧发生器，由干燥的空气或者纯氧通过放电产生而形成气态的臭氧，然后将含臭氧的混合气体输送进入氧化接触池，其底部设置微孔陶瓷或者钛曝气器，以此将臭氧均匀分布到接触池水流中，用于氧化降解水流中存在的有机污染物质。
但是，在污水深度处理生产再生水过程中，臭氧消耗量比较大，这导致臭氧氧化处理技术的运行成本比较高，影响了臭氧氧化处理技术的广泛应用。导致臭氧消耗量比较高的主要原因是臭氧氧化的无功消耗，即臭氧分解后没有去氧化有机物污染物，而是自身结合形成了氧气而逸出。
为了提高臭氧氧化的效率，常用的方法是臭氧氧化分解的过程中添加催化剂。当含有臭氧的水流在粉末状催化剂或者颗粒状催化剂的间隙中流过时，臭氧分子被催化而产生活性原子氧或者氢氧自由基，这些活性物质直接快速地与水流中污染物分子发生反应，从而提高臭氧的利用效率和反应速率。一般地，臭氧催化剂处于粉末形态时具有较高的催化活性，但如果以粉末形态与水体进行接触，又容易随水流冲走，无法发挥较好的催化活性。目前，设置催化剂的实现方式一般是在管状的陶瓷膜的管壁上涂覆或者负载催化剂，这种方式存在陶瓷膜易于受到污染的问题。另外也有通过设置特定的催化剂添加装置实现催化剂的添加，但是这种方式结构复杂，成本较高。此外，上述的设置方式的催化效率仍然不能够满足工程实际的需要，其效率改善还不足以使得运行成本显著降低。
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题是：弥补上述现有技术的不足，提出一种陶瓷膜及其制备方法、陶瓷膜组件、废水处理系统，制得的陶瓷膜用于废水处理系统中，具有较高的臭氧反应效率和速率，且废物降解效果也较好。
本发明的技术问题通过以下的技术方案予以解决：
一种陶瓷膜的制备方法，包括以下步骤：S1，将陶瓷颗粒加工成为粒径尺寸为130～650nm的陶瓷颗粒，将二氧化锰加工成为粒径尺寸为260～360nm的颗粒;S2，将陶瓷颗粒与二氧化锰颗粒按照质量比为100：2～5进行混合，在1150～1250℃下进行烧结，使混合颗粒粘结，制得陶瓷膜，所述陶瓷膜的微观结构包括平均直径为20～100nm的孔隙通道，且二氧化锰颗粒分布在所述孔隙通道内。
一种根据如上所述的制备方法制得的陶瓷膜。
一种陶瓷膜组件，所述陶瓷膜组件由多个平板状的陶瓷膜叠加组装构成，所述陶瓷膜为如上所述的陶瓷膜。
一种废水处理系统，包括池体、臭氧发生装置、臭氧曝气器和如上所述的陶瓷膜组件;所述臭氧发生装置用于产生臭氧并将臭氧输送至所述臭氧曝气器;所述池体上设有用于接收废水的进水口和用于排出处理后的清水的出水口，所述曝气器安装在所述池体的底部，所述陶瓷膜组件设置在所述池体内、位于所述曝气器的上方空间。
本发明与现有技术对比的有益效果是：
本发明的陶瓷膜的制备方法，采用纳米级的陶瓷颗粒和纳米级的二氧化锰颗粒(催化剂)按照一定质量比进行混合烧结，形成烧结件中具有平均直径为20～100nm的孔隙通道，且二氧化锰分布在孔隙通道内。制得的陶瓷膜中，催化剂二氧化锰分布在直径为20-100nm纳米孔隙通道内，该独特的分布以及纳米尺寸，能够大幅度提高臭氧氧化反应效率。而直径20～100nm的孔隙通道作为臭氧氧化分解反应的反应器，能够大幅度缩短活性臭氧形态的传质过程，迅速与水流中的目标污染物分子进行反应，从而提高臭氧的利用率，加快了氧化反应速率。经验证，将上述制得的纳米结构的陶瓷膜构建成为平板陶瓷膜组件置于废水处理系统中，废水反应系统在20分钟的氧化时间内，对废物的去除效率可达到95%以上，降解效果较好。
