CN112899755A - 一种用于臭氧催化膜的制备方法 - Google Patents

一种用于臭氧催化膜的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于臭氧催化膜的制备方法，包括以下步骤：将磷酸盐、钛盐、锰盐、铁盐、添加剂加入到去离子水中搅拌至完全溶解，加入适量的硅酸盐调节pH值为7‑8得到电解液；将物件置入清洗槽中清洗表面的油污及浮沉；将物件加装完毕后放置到电解槽内的电解液液面下，物件接阳极，304不锈钢板做阴极，阴极和阳极间的间距为100‑200mm，开启制冷系统，设定电参数，然后开启微弧氧化电源进行氧化处理；将氧化处理完毕后的物件进行水洗晾干得到催化膜。本发明采用上述一种用于臭氧催化膜的制备方法，克服了现有非均相催化技术存在的不足，使得催化膜中的相关成分可控，制膜工艺简单，成本低廉，催化膜原位生长，与基体结合强度高。

Description

一种用于臭氧催化膜的制备方法
技术领域
本发明涉及催化膜制备技术领域，尤其是涉及一种用于臭氧催化膜的制备方法。
背景技术
水环境保护是当前人类社会广泛关注的一个问题，随着我国国民经济的快速发展，含有高浓度、毒性大、种类繁多的有机污染物的废水对我国宝贵的水资源造成了威胁。现有处理废水的方法主要有物理法、化学法、物化法及生化法。其中，生化法由于其运行费用低，管理方便而得到广泛应用。但利用现有的生物处理方法，对可生化性差、相对分子质量从几千到几万的物质处理较困难，并且化工废水常具有高化学稳定性、难生物降解、有毒有害等特点，用生化法难以满足日益提高的水质要求。
臭氧氧化技术是一种高效水处理技术，它可以氧化分解水体中的大部分有机污染物，且具有脱色、杀菌消毒等功能，广泛应用于饮水净化、污水处理等领域。然而，臭氧氧化技术在应用中也存在一些问题，如臭氧利用率低，矿化能力差，有机物分解不彻底。近年来，臭氧催化技术应运而生。该技术可以在常温常压条件下将那些臭氧难以氧化或降解的有机物氧化或矿化。其次臭氧在催化剂的作用下，分解产生了大量的羟基自由基，羟基自由基的氧化过程具有无选择性，反应速率比臭氧与有机物的反应速率提高100万倍，大大提高了臭氧的利用效率及对有机物的分解、矿化能力。
目前，国内外业界人士对臭氧的催化主要采用两种方式：一是均相催化，主要是利用溶液中的金属(离子)的催化作用，如Fe2+、Mn2+、Ni2+、Co2+、Cu2+、Cr3+、Zn2+等；二是非均相催化，主要利用固态金属及金属氧化物或负载在载体上的金属及金属氧化物的催化作用，如TiO2、Al2O3、MnO2、Fe2O3等。均相臭氧催化技术可以有效提高有机物的降解或矿化能力，但作为催化剂的金属离子回收困难，这既增加了成本又会带来二次污染。非均相催化技术虽然克服了均相催化技术的不足，但催化剂的制备工艺复杂、成本高昂且催化剂与载体的结合力差等缺点也限制了这一技术的推广。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于臭氧催化膜的制备方法，克服了现有非均相催化技术存在的不足，使得催化膜中的相关成分可控，制膜工艺简单，成本低廉，催化膜原位生长，与基体结合强度高。
为实现上述目的，本发明提供了一种用于臭氧催化膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)电解液配制：将30-40g/l的磷酸盐、20-50g/l的钛盐、2-5g/l的锰盐、1-3g/l的铁盐、1-3g/l的添加剂加入到去离子水中搅拌至完全溶解，然后加入适量的硅酸盐调节pH值为7-8；
(2)清洗：将物件置入清洗槽中清洗表面的油污及浮沉；
(3)氧化：将物件加装完毕后放置到电解槽内的电解液液面下，物件接阳极，304不锈钢板做阴极，阴极和阳极间的间距为100-200mm，开启制冷系统，设定电参数，然后开启微弧氧化电源进行氧化处理；
(4)水洗晾干：将氧化处理完毕后的物件进行水洗晾干得到催化膜。
优选的，所述步骤(1)中的磷酸盐为磷酸钠或偏磷酸钠。
优选的，所述步骤(1)中的钛盐为氟钛酸钾或草酸钛钾。
优选的，所述步骤(1)中的锰盐为乙酸锰或硫酸锰。
优选的，所述步骤(1)中的铁盐为草酸铁钾或草酸铁铵。
优选的，所述步骤(1)中的添加剂为CR-1添加剂。
优选的，所述步骤(3)中物件放置到电解液液面下的深度不小于100mm。
优选的，所述步骤(3)中开启制冷系统后电解液的温度为20-30℃。
优选的，所述步骤(3)中的电参数为平均电流1-3A/dm2,占空比3-20％，频率为400-600HZ，电压为500-650V，氧化时间为10-20min。
因此，本发明采用上述一种用于臭氧催化膜的制备方法，具备了以下有益效果：
(1)催化膜中的相关成分可控，可根据水体有机物的种类调整相关成分含量；
(2)制膜工艺简单，成本低廉；
(3)催化膜原位生长，与基体结合强度高；
(4)制备过程绿色环保。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明一种用于臭氧催化膜的制备方法实施例的工艺流程图；
图2为本发明一种用于臭氧催化膜的制备方法实施例1的催化膜外观形貌图。
具体实施方式
以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
本发明提供了一种用于臭氧催化膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)电解液配制：将30-40g/l的磷酸盐、20-50g/l的钛盐、2-5g/l的锰盐、1-3g/l的铁盐、1-3g/l的添加剂加入到去离子水中搅拌至完全溶解，然后加入适量的硅酸盐调节pH值为7-8；磷酸盐为磷酸钠或偏磷酸钠，钛盐为氟钛酸钾或草酸钛钾，锰盐为乙酸锰或硫酸锰，铁盐为草酸铁钾或草酸铁铵，添加剂为CR-1添加剂；
(2)清洗：将物件置入清洗槽中清洗表面的油污及浮沉；
(3)氧化：将物件加装完毕后放置到电解槽内的电解液液面下，放置到电解液液面下的深度不小于100mm，物件接阳极，304不锈钢板做阴极，阴极和阳极间的间距为100-200mm，开启制冷系统，控制温度在20-30℃，设定电参数，平均电流1-3A/dm2，占空比3-20％，频率为400-600HZ，电压为500-650V，氧化时间为10-20min，然后开启微弧氧化电源进行氧化处理；
(4)水洗晾干：将氧化处理完毕后的物件进行水洗晾干得到催化膜。
实施例1
本发明提供了一种用于臭氧催化膜的制备方法，包括以下步骤：
电解液配制：将30g/l的磷酸钠、25g/l的草酸钛钾、3g/l的乙酸锰、3g/l的草酸铁钾、1g/l的CR-1加入到去离子水中搅拌至完全溶解，然后加入适量的硅酸钠调节pH值为7-8；
(2)清洗：准备规格100*100*2mm的铝合金试件，将铝合金试件去毛刺、去油污，然后置入清洗槽中清洗表面的油污及浮沉；
(3)氧化：将铝合金试件加装完毕后放置到电解槽内的电解液液面下，放置到电解液液面下的深度为100mm处，铝合金试件接阳极，304不锈钢板做阴极，阴极和阳极间的间距为100mm，开启制冷系统，控制温度在20℃，设定电参数，平均电流2A/dm2，占空比3％，频率为600HZ，电压为520V，氧化时间为10min，然后开启微弧氧化电源进行氧化处理；
(4)水洗晾干：将氧化处理完毕后的铝合金试件进行水洗晾干得到10μm催化膜，对得到的催化膜进行了SEM扫描得到图2，进行了成分分析，如表1。
实施例2
本发明提供了一种用于臭氧催化膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)电解液配制：将35g/l的六偏磷酸钠、20g/l的氟钛酸钾、5g/l的硫酸锰、3g/l的草酸铁铵、1.5g/l的CR-1添加剂加入到去离子水中搅拌至完全溶解，然后加入适量的氢氧化钠调节pH值为7-8；
(2)清洗：准备规格100*100*2mm的铝合金试件，将铝合金试件去毛刺、去油污，将铝合金试件置入清洗槽中清洗表面的油污及浮沉；
(3)氧化：将铝合金试件加装完毕后放置到电解槽内的电解液液面下，放置到电解液液面下的深度100mm处，铝合金试件接阳极，304不锈钢板做阴极，阴极和阳极间的间距为100-200mm，开启制冷系统，控制温度在30℃，设定电参数，平均电流2A/dm2，占空比3％，频率为600HZ，电压为620V，氧化时间为20min，然后开启微弧氧化电源进行氧化处理；
(4)水洗晾干：将氧化处理完毕后的铝合金试件进行水洗晾干得到20μm催化膜。
表1为实施例1的催化膜主要成分含量表
Figure BDA0002902316930000051
因此，本发明采用上述一种用于臭氧催化膜的制备方法，克服了现有非均相催化技术存在的不足，使得催化膜中的相关成分可控，制膜工艺简单，成本低廉，催化膜原位生长，与基体结合强度高。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种用于臭氧催化膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)电解液配制：将30-40g/l的磷酸盐、20-50g/l的钛盐、2-5g/l的锰盐、1-3g/l的铁盐、1-3g/l的添加剂加入到去离子水中搅拌至完全溶解，然后加入适量的硅酸盐调节pH值为7-8；
(2)清洗：将物件置入清洗槽中清洗表面的油污及浮沉；
(3)氧化：将物件加装完毕后放置到电解槽内的电解液液面下，物件接阳极，304不锈钢板做阴极，阴极和阳极间的间距为100-200mm，开启制冷系统，设定电参数，然后开启微弧氧化电源进行氧化处理；
(4)水洗晾干：将氧化处理完毕后的物件进行水洗晾干得到催化膜。
2.根据权利要求1所述的一种用于臭氧催化膜的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中的磷酸盐为磷酸钠或偏磷酸钠。
3.根据权利要求1所述的一种用于臭氧催化膜的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中的钛盐为氟钛酸钾或草酸钛钾。
4.根据权利要求1所述的一种用于臭氧催化膜的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中的锰盐为乙酸锰或硫酸锰。
5.根据权利要求1所述的一种用于臭氧催化膜的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中的铁盐为草酸铁钾或草酸铁铵。
6.根据权利要求1所述的一种用于臭氧催化膜的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中的添加剂为CR-1添加剂。
7.根据权利要求1所述的一种用于臭氧催化膜的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中物件放置到电解液液面下的深度不小于100mm。
8.根据权利要求1所述的一种用于臭氧催化膜的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中开启制冷系统后电解液的温度为20-30℃。
9.根据权利要求1所述的一种用于臭氧催化膜的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中的电参数为平均电流1-3A/dm2,占空比3-20％，频率为400-600HZ，电压为500-650V，氧化时间为10-20min。
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