[发明专利]一种膜反应器

权利要求书

1.一种膜反应器，其特征在于，包括电解槽(1)、置于电解槽(1)内的C/Al₂O₃陶瓷膜(2)和置于电解槽(1)内的石墨管(3)，所述石墨管(3)套设在所述C/Al₂O₃陶瓷膜(2)的外侧，电源(4)的负极连接所述C/Al₂O₃陶瓷膜(2)的外壁，电源(4)的正极连接所述石墨管(3)的外壁；所述C/Al₂O₃陶瓷膜(2)为外壁具有碳黑涂层的氧化铝陶瓷管；所述C/Al₂O₃陶瓷膜(2)的一端封口设置在所述电解槽(1)的底部，所述C/Al₂O₃陶瓷膜(2)的另一端开口，出水管(5)的一端通过所述C/Al₂O₃陶瓷膜(2)的开口端伸入所述C/Al₂O₃陶瓷膜(2)的腔内，出水管(5)的另一端连接蠕动泵(6)，臭氧发生器(7)通过管道通入所述石墨管(3)和所述C/Al₂O₃陶瓷膜(2)形成的腔内，所述管道的出气口紧贴所述C/Al₂O₃陶瓷膜(2)的外壁；进水管(8)的一端插入所述电解槽(1)中，进水管(8)的另一端与进水泵(9)连接；所述石墨管(3)上均匀开设有直径为5mm的圆孔，相邻圆孔的间距为10mm。

2.根据权利要求1所述的一种膜反应器，其特征在于，所述石墨管(3)的内径为50mm，外径为58mm；所述C/Al₂O₃陶瓷膜(2)的内径为10mm，外径为16mm。

3.根据权利要求1-2任一权利要求所述的一种膜反应器，其特征在于，所述C/Al₂O₃陶瓷膜(2)的制备方法为：

S1、将碳黑分散到酸化液中，在温度为80℃的条件下混合搅拌6h后，将酸化后的碳黑用纯净水冲洗至pH值为7后，在温度为100℃的条件下烘干，得到待用碳黑；所述碳黑的粒径为30nm；

S2、将S1中得到的待用碳黑加入到N,N-二甲基甲酰胺和聚丙烯腈混合液中，搅拌混合均匀，得到涂膜液；所述N,N-二甲基甲酰胺和聚丙烯腈混合液中聚丙烯腈的质量分数为0.05％；

S3、将氧化铝陶瓷管在温度为90℃的氢氧化钠水溶液中浸泡洗涤1h后，然后在温度为98℃的盐酸水溶液中浸泡洗涤2h，再用纯净水冲洗至pH值为7后，依次用乙醇冲洗3～5次，用N,N-二甲基甲酰胺冲洗3～5次后，自然晾干，得到待用氧化铝陶瓷管；所述氧化铝陶瓷管的一端封闭，另一端开口；

S4、将S3中得到的待用氧化铝陶瓷管的外壁涂覆S2中得到的涂膜液，然后在温度为100℃的条件下烘干后，得到C@N,N-二甲基甲酰胺/氧化铝陶瓷管；

S5、将S4中得到的C@N,N-二甲基甲酰胺/氧化铝陶瓷管在温度为250℃的管式炉中，在空气氛围中氧化处理3h，然后在氩气氛围中以5℃/min的升温速率加热至1000℃，保温2h后，在氩气氛围中自然冷却降温至400℃后，在空气氛围中自然冷却至室温，在氧化铝陶瓷管的外壁形成碳黑涂层，得到半成品的C/Al₂O₃陶瓷膜；

S6、将S5中所述半成品C/Al₂O₃陶瓷膜重复S4和S5中的操作步骤1次～2次，最终得到成品的C/Al₂O₃陶瓷膜，使成品的C/Al₂O₃陶瓷膜的碳黑涂层的平均厚度为50μm～80μm；所述成品的C/Al₂O₃陶瓷膜的碳黑涂层的平均孔径为100nm。

4.根据权利要求3所述的一种膜反应器，其特征在于，S1中所述酸化液为体积比为3:1的硫酸溶液和硝酸溶液的混合液；所述硫酸溶液的质量分数为98％；所述硝酸溶液的质量分数为68％。