[发明专利]一种Fe/N-biochar内部改性管式陶瓷膜的制备方法及装置

说明书

本发明涉及陶瓷膜技术领域，具体公开了一种Fe/N‑biochar内部改性管式陶瓷膜的制备方法及装置。包括以下步骤：制备Fe/N‑biochar悬浊液；通过蠕动泵等，使Fe/N‑biochar悬浊液滤至陶瓷膜内表面，得到负载Fe/N‑biochar的管式陶瓷膜；干燥煅烧，制得Fe/N‑biochar内部改性管式陶瓷膜。本发明在管式陶瓷膜内部改性时，蠕动泵可保持完全恒压过滤液体使其均匀负载于陶瓷膜上，而气动法气压容易浮动，较难保持完全稳定；且该装置既可以用来制备改性陶瓷膜，也可以用来进行陶瓷膜的过滤实验。本方法及装置具有构成简单、操作便捷、负载效率高及可多功能利用等优点。

技术领域

本发明属于陶瓷膜技术领域，特别涉及一种Fe/N-biochar内部改性管式陶瓷膜的制备方法及装置。

背景技术

膜分离技术与传统的污水处理工艺相比具有可以选择性分离、可以连续运行和自动化管理、处理过程中无需添加化学物质、不产生相变而能耗低、操作简单易行、生产规模易扩大、占地面积小而节省用地等诸多优点。但膜分离技术运行成本较高的缺点限制了其在实际生产中的应用。其中随着运行时间的增加由膜污染造成的膜渗透通量下降是限制其应用于水处理的主要障碍。

为了进一步提高陶瓷膜的过滤性能，缓解膜污染，从而降低膜分离技术的运行成本，制备改性陶瓷膜来提高膜的处理量。目前常对膜进行表面化学改性如亲水单体表面接枝来缓解膜污染，但是其缓解膜污染的效果有限。用物理方法对膜进行改性不仅可以减少对膜基体稳定性的影响，更避免了化学交联剂对催化活性位点的覆盖。而对于管式陶瓷膜来讲，在其内部改性时，改性材料不易被破坏，且方便回收。在管式陶瓷膜内部改性也比在管外改性对溶液中污染物的去除效果更好，膜污染也得到减轻。

目前对于管式陶瓷膜内部的改性，较为常用的物理改性方法为气动法，即氮气产生压力推动溶液经陶瓷膜过滤，从而将改性材料留在陶瓷膜内表面。然而这种方法存在一些不足之处，由于仪器及管道的原因气体流量容易产生波动，气体稳定性较难保持，从而使过膜压力难以保持绝对稳定，这有可能造成改性材料在陶瓷膜内的负载不均匀，也对膜通量的计算造成困扰。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种Fe/N-biochar内部改性管式陶瓷膜的制备方法及装置，以期有效提高在内部改性管式陶瓷膜时过膜压力的稳定性，使改性材料更加均匀地附着在陶瓷膜内表面，且改性材料不易被破坏，从而方便回收。同时，本方法具有装置简单、操作便捷和负载效率高等优点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种Fe/N-biochar内部改性管式陶瓷膜的制备方法，包括以下步骤：

S1、制备Fe/N-biochar悬浊液，过程如下：

S1.1、将六水合三氯化铁、木屑和二氰二胺置入去离子水中，混合水浴加热升温至水分完全蒸发变成干燥粉末；

S1.2、将所述干燥粉末升温至750℃-850℃并保温1-2小时，降至室温后精细研磨制成Fe/N-biochar粉末，其中Fe和N负载于biochar上；

S1.3、将Fe/N-biochar粉末置入去离子水中，施加超声，制备Fe/N-biochar悬浊液；

S2、使所述Fe/N-biochar悬浊液滤至陶瓷膜内表面，得到负载Fe/N-biochar的管式陶瓷膜；

S3、将负载Fe/N-biochar的管式陶瓷膜干燥得到Fe/N-biochar改性的管式陶瓷膜，然后加热升温至350℃-450℃保温1-2h，冷却至室温，制得Fe/N-biochar内部改性管式陶瓷膜。