[发明专利]一种负载纳米MFe2

说明书

一种负载纳米MFe₂O₄的具有催化分离功能、抗污染和低能耗特点的中空纤维复合陶瓷膜的制备方法及应用，其属于无机陶瓷膜水处理应用领域。该复合陶瓷膜以中空纤维陶瓷膜为载体，以柠檬酸稳定的硝酸金属盐为催化剂母液，通过浸渍‑低温煅烧工艺制备而得。该复合陶瓷膜原位耦合硫酸自由基高级氧化技术应用于低浓度有机废水处理，如染料废水和药物与个人护理品废水，能够实现对典型污染物如甲基蓝，罗丹明B和布洛芬药物的高效去除，当甲基蓝废水浓度≤25mg/L，在30cm（2.94kPa）水位高度下，该污染物的去除率在第55‑60min内仍在91.8%以上。同样条件下，罗丹明B的去除率为90.7%。当布洛芬废水浓度≤10μmol/L时，运行1h时，对布洛芬的去除率维持在99.5%以上。

技术领域

本发明涉及无机陶瓷膜水处理应用领域，尤其涉及一种具有催化分离功能、低能耗运行特点的复合陶瓷膜的制备方法，以及制备的复合膜在重力驱动膜过程下去除低浓度有机废水的应用。

背景技术

我国是一个传统的印染纺织大国，每年排放到水体中的废水总量巨大。据报导，2010年，我国染料产量达到75.6万吨，占世界染料总产量的60%左右，居世界首位；在我国的染料工业生产中，每生产1吨染料排放废水约744m³，伴随的约有10%-20%的染料被释放到水体中，按2010年我国染料总产量计算，约有7.56~15.12万吨染料随废水直接排放到水环境中。染料废水具有稳定性、难降解性和带色性，且部分具有致癌性，排放到环境中会引发严重的环境、视觉性和健康问题。此外，药物与个人护理品（Pharmaceutical and personalcare products， PPCPS）作为一种新兴污染物近年来在水环境中被频繁检出，据报导，全球范围内，目前已有超过200种PPCPS在水环境中被检出，且随着经济发展、人口老龄化及不断地有新药被合成，排放到水体中的PPCPS种类和数量仍旧会持续增加。水环境中存在的PPCPS具有持久性、生物累积性和生态毒性，且能通过食物链积累、饮用水途径等最终达到人体，对人体健康具有一定的威胁。

综上所述，染料废水和水环境中PPCPS是水处理领域面临的两大问题，针对以上两种废水，传统的水处理方法如混凝沉淀、吸附、生物降解、催化降解等，在具体应用中分别存在一些问题，如产生大量污泥、需要吸附催化剂再生、生物活性受环境影响大、催化剂回收等，且对一些污染物并不能实现完全去除。相比于上述传统的处理方法，膜分离工艺由于具有更好的分离去除效果和出水水质，近年来受到了研究者的关注。传统的膜工艺中，使用的膜材质主要为有机膜，近年来，无机陶瓷膜作为一种新型膜分离材料，由于具有更好的耐化学腐蚀性、更高的机械强度、更强的可清洗性等优点，在水环境领域已逐渐推广使用。然而，陶瓷膜在水处理分离过程中存在以下三个主要问题：1）膜污染问题，由膜孔阻塞和浓差极化所导致的膜污染会降低膜出水水质、增加运行成本；2）膜单独作用局限于分离功能，膜技术处理废水获得洁净水的同时也会产生含有高浓度污染物的浓缩液，如何在分离过程中实现污染物的消减乃至完全去除也是亟待解决的问题；3）高能耗，处理小分子物质，大孔微滤膜不能有效去除，因此常用到超滤、纳滤甚至反渗透等小孔径膜材料，然而其运行过程中一般需要提供额外的动力作为膜过程驱动力，能耗较高。

发明内容

本发明针对膜工艺运行中存在的膜污染、单一分离功能及高能耗等问题，从陶瓷膜具备强的机械性能和抗氧化性特点出发，通过利用浸渍-涂覆方法在膜表面及孔壁负载尖晶石作为催化剂，原位耦合硫酸自由基高级氧化技术（Sulfate radical advancedoxidation process，SR-AOPS），在重力驱动的低能耗膜过程下实现抗污染和催化降解污染物功能。

本发明旨在制备具有抗污染、催化-分离功能、可在重力驱动下进行膜过程及可应用于水中低浓度有机污染物深度净化的复合陶瓷膜材料。

本发明采用的技术方案为：

一种负载纳米MFe₂O₄的中空纤维复合陶瓷膜的制备方法，包括以下步骤：