申请日2013.10.21
公开(公告)日2014.01.08
IPC分类号C02F1/44; B01D67/00
摘要
一种用于水处理无机催化膜的改性方法，它涉及一种无机膜改性的方法。本发明要解决现有无机膜抗污染能力弱，没有催化性能的问题。本发明的方法：一种方法是将无机膜浸入到纯水中，取出后再浸入到溶液中，取出，得到具有催化性能的改性无机膜;另一种方法是通过脉冲激光沉积技术将靶物质镀在无机膜的功能层上，再将镀有靶物质的无机膜浸入到溶液中，取出，得到具有抗污染能力和催化性能的改性无机膜。本发明得到的改性无机膜膜截留率可达到99%～100%，通量恢复率可达80%～85%，催化氧化苯酚去除率为50%。本发明应用于水处理领域。
权利要求书
1.一种用于水处理无机催化膜的改性方法，其特征在于一种用于水处理无机催化膜的 改性方法，是按照下述步骤实现：
将无机膜浸入到纯水中，24～48h后取出，再浸入到溶液中，浸渍0.5h～8h，得到改性 的无机膜;其中所述的溶液为氧化剂溶液或还原剂溶液，溶液的质量浓度为0.1mg/L ～500mg/L;
或将无机膜浸入到纯水中，24～48h后取出后，再分别浸入到氧化剂溶液和还原剂溶液 中，浸渍时间均为2h～5h，取出，得到改性无机膜;其中所述氧化剂溶液的质量浓度为0.1 mg/L～500mg/L，还原剂溶液的质量浓度为0.1mg/L～500mg/L。
2.根据权利要求1所述一种用于水处理无机催化膜的改性方法，其特征在于所述的无 机膜为平板膜或管式膜。
3.根据权利要求1所述一种用于水处理无机催化膜的改性方法，其特征在于所述的再 分别浸渍于氧化剂溶液和还原剂溶液中是指：先浸入到氧化剂溶液中，浸渍2h～5h后，再 浸入到还原剂溶液中，浸渍2h～5h，取出得到改性的无机膜;或者先浸入到还原剂溶液中， 浸渍2h～5h后，再浸入到氧化剂溶液中，浸渍2h～5h，取出得到改性的无机膜。
4.一种用于水处理无机催化膜的改性方法，其特征在于一种用于水处理无机催化膜的 改性方法，是按照下述步骤实现：
一、将无机膜置于托盘中，再将托盘放入脉冲激光沉积仪器的真空镀膜室中，在温度 300℃～600℃，激光能量为500mJ/cm2～800mJ/cm2，重复频率为10Hz，脉冲数为2000～20000 的条件下，将靶物质溅渡到无机膜的功能层的表面上，得到镀有靶物质的无机膜，其中镀 有靶物质的无机膜中靶物质层厚度为10nm～500nm;
二、将步骤一得到的镀有靶物质的无机膜直接浸入到溶液中，浸渍0.5h～8h，得到改性 的无机膜;其中所述的溶液为氧化剂溶液或还原剂溶液，溶液的质量浓度为0.1mg/L ～500mg/L;
或将步骤一得到的镀有靶物质的无机膜分别浸入到氧化剂溶液和还原剂溶液中，浸渍 时间均为2h～5h，取出，得到改性无机膜;其中所述氧化剂溶液的质量浓度为0.1mg/L ～500mg/L，还原剂溶液的质量浓度为0.1mg/L～500mg/L。
5.根据权利要求4所述一种用于水处理无机催化膜的改性方法，其特征在于步骤一中 所述的无机膜为陶瓷膜、金属膜或金属合金膜。
6.根据权利要求4所述一种用于水处理无机催化膜的改性方法，其特征在于步骤一中 所述的靶物质为锰氧化物、铁氧化物、锆氧化物、铝氧化物、钛氧化物、铈氧化物或铜氧 化物，其中所述的锰氧化物为MnO2或Mn2O3，所述的铁氧化合物为FeO、Fe2O3或Fe3O4， 所述的铜氧化物的化学式为CuO或Cu2O，所述的钛氧化物为TiO2。
7.根据权利要求4所述一种用于水处理无机催化膜的改性方法，其特征在于步骤二中 所述的氧化剂溶液为高锰酸钾溶液、高锰酸钠溶液、高氯酸钾溶液、高氯酸钠溶液、重铬 酸钾溶液、重铬酸钠溶液、高铁酸钾溶液、高铁酸钠溶液、次氯酸钠溶液，次氯酸钾溶液、 液氯溶液、氯胺溶液、过氧化氢溶液、过氧化钠溶液或硝酸溶液。
8.根据权利要求4所述一种用于水处理无机催化膜的改性方法，其特征在于步骤二中 所述的还原剂溶液为亚硫酸钠溶液、亚硫酸钾溶液、硫代硫酸钠溶液、硫代硫酸钾溶液、 硫化钠溶液、硫酸亚铁溶液、过氧化氢溶液、抗坏血酸溶液或亚硝酸钠溶液。
9.根据权利要求4所述一种用于水处理无机催化膜的改性方法，其特征在于步骤二所 述的将镀有靶物质的无机膜分别浸渍于氧化剂溶液和还原剂溶液中是指：先浸入到氧化剂 溶液中，浸渍2h～5h后，再浸入到还原剂溶液中，浸渍2h～5h，取出得到改性的无机膜; 或者先浸入到还原剂溶液中，浸渍2h～5h后，再浸入到氧化剂溶液中，浸渍2h～5h，取出 得到改性的无机膜。
说明书
一种用于水处理无机催化膜的改性方法
技术领域
本发明涉及一种无机膜改性的方法。
背景技术
脉冲激光沉积(Pulsed Laser Deposition，PLD)是一种利用激光对物体(靶物质)进 行轰击，然后将轰击出来的物质沉淀在不同的衬底上，得到沉淀或者薄膜的一种手段。其 优点在于工艺参数可调节，对靶物质的种类没有限制，衬底温度要求低，制备的薄膜均匀; 便于清洁处理，可以制备多种薄膜材料。利用PLD技术可以将不同的靶物质沉积到衬底 上，进而对衬底表面进行改性修饰。
膜分离技术是一种物理过滤过程，不发生相变，且可在常温下进行，占地面积小、适 用范围广，因此与传统的分离技术相比，具有设备简单、操作方便、便于维修、分离效率 高、节能及无二次污染等优点。其中无机膜由于其耐高温、耐强酸强碱和有机溶液、耐微 生物侵蚀、机械强度高等突出优点，使其在膜分离技术中具有不可或缺的重要地位。然而 无机膜分离技术在应用过程中，受到膜污染问题的影响，使得膜寿命缩短、清洗频繁，制 约了无机膜分离技术在水处理领域中工业化的应用程度。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有无机膜抗污染能力弱，没有催化性能的问题，而提供一 种用于水处理无机催化膜的改性方法。
一种用于水处理无机催化膜的改性方法，是按照下述步骤实现：
将无机膜浸入到纯水中，24～48h后取出后，再直接浸入到溶液中，浸渍0.5h～8h，得 到改性的无机膜;其中所述的溶液为氧化剂溶液或还原剂溶液，溶液的质量浓度为0.1 mg/L～500mg/L;
或将无机膜浸入到纯水中，24～48h后取出后，再分别浸入到氧化剂溶液和还原剂溶 液中，浸渍时间均为2h～5h，取出，得到改性无机膜;其中所述氧化剂溶液的质量浓度为 0.1mg/L～500mg/L，还原剂溶液的质量浓度为0.1mg/L～500mg/L。
一种用于水处理无机催化膜的改性方法，是按照下述步骤实现：
一、将无机膜置于托盘中，再将托盘放入脉冲激光沉积仪器的真空镀膜室中，在温度 300℃～600℃，激光能量为500mJ/cm2～800mJ/cm2，重复频率为10Hz，脉冲数为2000～20000 的条件下，将靶物质溅渡到无机膜的功能层的表面上，得到镀有靶物质的无机膜，其中镀 有靶物质的无机膜中靶物质层厚度为10nm～500nm;
二、将步骤一得到的镀有靶物质的无机膜直接浸入到溶液中，浸渍0.5h～8h，得到改 性的无机膜;其中所述的溶液为氧化剂溶液或还原剂溶液，溶液的质量浓度为0.1mg/L ～500mg/L;
或将步骤一得到的镀有靶物质的无机膜分别浸入到氧化剂溶液和还原剂溶液中，浸渍 时间均为2h～5h，取出，得到改性无机膜;其中所述氧化剂溶液的质量浓度为0.1mg/L ～500mg/L，还原剂溶液的质量浓度为0.1mg/L～500mg/L。
本发明通过脉冲激光沉积将靶物质镀在无机膜的功能层上，再将无机膜分别浸渍在氧 化剂溶液和还原剂溶液中，发生氧化还原反应原位生成氧化产物与还原产物沉积于膜孔道 中，因而使无机膜改性，具有催化性能，抗污染能力提高。
本发明的有益效果：1、本发明得到的改性无机膜具有较强的吸附截留能力与抗污染 特性，易于清洗，本发明得到的改性无机膜的膜截留率可达到99%～100%，通量恢复率可 达80%～85%，而未改性无机膜的膜截留率仅为92.5%，通量恢复率仅为75%。2、本发明 得到的改性无机膜具有催化氧化特性，催化氧化苯酚去除率为50%，从而实现无机膜水 处理过程中吸附-截留-催化一体化，具有很好的工业应用前景。
