光-電催化復(fù)合陶瓷膜處理高鹽有機(jī)廢水.pdf

1、膜分離是一項(xiàng)新興的、迅速崛起的分離技術(shù)，該技術(shù)具有高效的分離特性，已廣泛應(yīng)用于水處理、生物、食品、醫(yī)藥、化工等領(lǐng)域。在膜分離過程中，有機(jī)物質(zhì)極易附著在膜表面、堵塞膜孔道，對(duì)分離膜通量造成影響。針對(duì)膜污染問題，目前常用的方法是物理、化學(xué)清洗，但該過程勢(shì)必會(huì)增加運(yùn)行成本，使工藝過程復(fù)雜化，這對(duì)生產(chǎn)過程是不利的。光催化、電催化是環(huán)境友好型的催化氧化技術(shù)，可有效降解農(nóng)藥、染料、酚類等有機(jī)物質(zhì)，將其直接礦化為二氧化碳和水，且光、電催化技術(shù)結(jié)合還能

2、產(chǎn)生協(xié)同作用，有利于催化效果的進(jìn)一步提高。本文將膜分離與光電催化氧化技術(shù)耦合，以期在膜分離過程中緩解膜污染，提高膜使用壽命。
　　本文以Al2O3平板膜為支撐體，制備了兩種復(fù)合功能陶瓷納濾膜，它們分別為石墨烯/Sb-N-TiO2/Sb-SnO2/A型分子篩/Al2O3陶瓷納濾膜和石墨烯/Zn-Sb-SnO2/A型分子篩/Al2O3陶瓷納濾膜。
　　石墨烯/Sb-N-TiO2/Sb-SnO2/A型分子篩/Al2O3陶瓷納濾膜，

3、是以氯化亞錫、鈦酸四丁酯、氧化石墨烯為前驅(qū)體，采用刮擦晶種、水熱合成、溶膠-凝膠及浸漬涂敷技術(shù)制得。通過SEM、EDX、XPS、XRD、TG、IR、UV-Vis和CV等表征手段對(duì)該復(fù)合陶瓷膜表面進(jìn)行分析，結(jié)果表明石墨烯/Sb-N-TiO2/Sb-SnO2材料己成功負(fù)載在復(fù)合陶瓷膜表面，金紅石型SnO2及光催化效果最好的銳鈦礦型TiO2賦予了該陶瓷納濾膜良好的光電催化性能，復(fù)合陶瓷膜膜面平整、均勻，平均孔徑為2nm。
　　實(shí)驗(yàn)以高鹽

4、直接紅31染料廢水為研究對(duì)象，探討了影響膜分離過程的多個(gè)工藝參數(shù)。當(dāng)跨膜壓差為0.7 MPa、電壓為1.2 V、光源電流為15A、鹽含量為4％、溶液pH為6、染料初始濃度范圍為20～30 mg·L-1時(shí)，在間歇光電催化條件下（運(yùn)行1h，關(guān)閉1h交替進(jìn)行），石墨烯/Sb-N-TiO2/Sb-SnO2/A型分子篩/Al2O3陶瓷納濾膜對(duì)高鹽直接紅31染料廢水處理效果較好。與單獨(dú)膜分離過程相比，光電催化和膜分離耦合工藝運(yùn)行條件下膜通量提高10

5、0％以上，光電協(xié)同催化降解堵塞在膜孔內(nèi)及膜表面的污染物質(zhì)，極大緩解了膜污染。在該實(shí)驗(yàn)條件下，染料直接紅31截留率超過99％，實(shí)驗(yàn)所得滲透液無色透明，無機(jī)鹽NaCl的截留率在1％以下，實(shí)現(xiàn)了鹽和有機(jī)物的分離。
　　石墨烯/Zn-Sb-SnO2/A型分子篩/Al2O3陶瓷納濾膜，是以氯化亞錫、醋酸鋅、氧化石墨烯為前驅(qū)體，通過刮擦晶種、水熱合成、溶膠-凝膠及浸漬涂敷法制備而成。SEM、EDX、XRD、TG、IR、UV-Vis和CV等表征

6、手段表明石墨烯/Zn-Sb-SnO2材料已成功負(fù)載在復(fù)合陶瓷膜表面，Zn元素除了以ZnSnO3的形式摻雜進(jìn)SnO2晶格，增加晶體結(jié)構(gòu)缺陷，增強(qiáng)電催化性能外，還形成了具有光催化性能的ZnO晶體，該復(fù)合功能陶瓷膜光電催化性能良好，膜面均勻、平整，平均孔徑為2nm。
　　以高鹽直接紅B染料廢水為目標(biāo)物，研究了跨膜壓差、染料初始濃度、鹽含量等影響膜分離過程的運(yùn)行工藝參數(shù)，結(jié)果表明當(dāng)跨膜壓差為0.7 MPa、電壓為1.2 V、光源電流為15

7、A、鹽含量為4％、溶液pH為7、染料初始濃度范圍為20～30 mg·L-1時(shí)，在間歇光電催化條件下（運(yùn)行1h，關(guān)閉1.5 h交替進(jìn)行），石墨烯/Zn-Sb-SnO2/A型分子篩/Al2O3陶瓷納濾膜對(duì)高鹽直接紅B染料廢水處理效果較好，膜污染得到了極大緩解，相較于單獨(dú)膜分離，光電協(xié)同催化下，膜通量提高100％以上。實(shí)驗(yàn)所得滲透液無色透明，染料直接紅B的截留率在99％以上，NaCl的截留率不到1％，實(shí)現(xiàn)了鹽和有機(jī)物的分離，有利于染料、鹽分的