本技术介绍了一种新型陶瓷膜制备技术,该技术能够同时实现高效分离和催化功能。通过使用大粒径陶瓷颗粒制造膜支撑体,并以过渡金属氧化物纳米纤维作为原料,通过浸浆法制备出具有优异性能的陶瓷膜。该产品广泛应用于工业分离和催化过程,提高了效率和降低了成本。
背景技术
新污染物存在于各类污废水中,严重威胁着生态环境安全和人类身体健康。催化陶瓷膜耦合高级氧化工艺被认为是去除污废水中新污染物的可行技术。然而,传统催化陶瓷膜的制备是将过渡金属的纳米粉体负载于陶瓷膜的膜孔内部,例如采用金属前驱体浸渍法制备催化陶瓷膜,由于煅烧后过渡金属纳米粉体的粒径相对较大,导致催化陶瓷膜的比表面积和催化活性位点相对较少,活性氧成分(ROS)与新污染物分子的反应效率有限,新污染物去除效率较低。
为此,现有技术采用具有高比表面积的纳米纤维催化剂和单原子催化剂作为膜层,进而提高催化陶瓷膜的活性位点数量和ROS的生成效率,促进新污染物的高效去除。然而,污废水中常含有各类有机物和小颗粒物,膜运行过程中不可避免地造成膜污染,导致催化活性位点失效,降低催化活性位点与氧化剂的接触效率,严重限制了污废水中新污染物的高效去除。
特别是对于污废水中同时存在颗粒物、大分子有机物与新污染物的情况时,由于新污染物更多的是溶解性有机物,而颗粒物和大分子有机物为非溶解性。这样,即使是基于纳米纤维催化剂和单原子催化剂制备的催化陶瓷膜可高效催化去除水中新污染物和缓解膜污染,但由于纳米纤维催化陶瓷膜的膜面非平面且孔径分布不均匀,造成其分离效率较低,膜污染严重,无法同时兼具高效的分离与催化降解功能。单原子催化陶瓷膜虽然膜面平整并且催化效率较高,可实现新污染物的高效去除和水中颗粒物、大分子有机物的高效分离,但仍无法避免水中颗粒物和大分子有机物在膜面的积累,进而覆盖部分催化活性位点,降低催化活性位点的利用效率,抑制ROS的生成效率,造成催化陶瓷膜的分离效率与催化功能之间形成权衡限制等问题。
实现思路