申請日2016.04.29
公開(公告)日2016.07.27
IPC分類號C02F1/30; C02F1/32; B01J31/38
摘要
本發(fā)明公開了一種用于污水處理的懸浮膜板、制備方法及其應(yīng)用。懸浮模板的制備方法包括以下步驟：S1，制備鐵氮共摻雜的TiO2粉末;其中，按摩爾比，TiO2：Fe：N=1：(0.00108～0.00132)：(0.252～0.308);S2，配制三羥甲基乙烷的水溶液，按照三羥甲基乙烷與所述鐵氮共摻雜的TiO2粉末的質(zhì)量比為0.005～0.008：1混合，用超聲波機振蕩混合均勻，得到二氧化鈦漿料;S3，配置硅烷偶聯(lián)劑的水溶液，將可懸浮的板材浸入所述硅烷偶聯(lián)劑水溶液中60～120min后，取出瀝干;S4，將可懸浮的板材浸入所述二氧化鈦漿料，浸潤10～20min后取出干燥;S5，重復(fù)步驟S4，直至板材表面的膜的厚度達到設(shè)定厚度。本發(fā)明制得的懸浮膜板可有效降解污染物，且使用便捷。
權(quán)利要求書
1.一種用于污水處理的懸浮膜板的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：S1，制備鐵氮共摻雜的TiO2粉末;其中，按摩爾比，TiO2：Fe：N=1：(0.00108～0.00132)：(0.252～0.308);S2，配制三羥甲基乙烷的水溶液，按照三羥甲基乙烷與所述鐵氮共摻雜的TiO2粉末的質(zhì)量比為0.005～0.008：1混合，用超聲波機振蕩混合均勻，得到二氧化鈦漿料;S3，配置硅烷偶聯(lián)劑的水溶液，將可懸浮的板材浸入所述硅烷偶聯(lián)劑水溶液中60～120min后，取出瀝干;S4，將可懸浮的板材浸入所述二氧化鈦漿料，浸潤10～20min后取出干燥;S5，重復(fù)步驟S4，直至板材表面的膜的厚度達到設(shè)定厚度，制得表面負(fù)載有鐵氮共摻雜的TiO2膜的懸浮膜板。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于污水處理的懸浮膜板的制備方法，其特征在于：所述步驟S3之前還包括對所述板材進行磺化處理：用去離子水清洗所述板材多次后烘干，將所述板材放于水、硫酸和重鉻酸鉀配制的磺化液中，置于水浴鍋中加熱，使所述板材表面磺化，然后取出，沖洗多次，干燥。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于污水處理的懸浮膜板的制備方法，其特征在于：所述步驟S1包括以下步驟：a，將鈦酸丁酯加入到無水乙醇中，攪拌均勻，制得透明黃色溶液;b，將無水乙醇、硝酸、蒸餾水、含三價鐵的化合物和脲充分混合，形成混合溶液;c，在攪拌情形下，將所述混合溶液滴加到所述透明黃色溶液中，得到均勻透明的溶膠，陳化后得到凝膠;d，將凝膠烘干、研磨成粉末，置于箱式電阻爐中，升溫至470～530℃，在該溫度下恒溫煅燒1.5～2.5h，冷卻至室溫，制得鐵氮共摻雜的TiO2粉末。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于污水處理的懸浮膜板的制備方法，其特征在于：所述TiO2：Fe：N=1：0.0012：0.28。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于污水處理的懸浮膜板的制備方法，其特征在于：所述步驟S5之后，還包括步驟S6，將步驟S5制得的懸浮膜板用超聲波清洗，干燥。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于污水處理的懸浮膜板的制備方法，其特征在于：所述可懸浮的板材的材質(zhì)為塑膠。
7.一種根據(jù)權(quán)利要求1～6任一項所述的制備方法制得的用于污水處理的懸浮膜板。
8.一種根據(jù)權(quán)利要求7所述的懸浮膜板的應(yīng)用方法，其特征在于：包括以下步驟：將所述懸浮膜板置于需處理的水體中，所述懸浮膜板浮于水體表面直接利用太陽光進行光催化降解水體中的氨氮物質(zhì)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的應(yīng)用方法，其特征在于：所述需處理的水體為污水處理系統(tǒng)中的二沉池中或者從二沉池中溢出的水。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的應(yīng)用方法，其特征在于：還包括設(shè)置白熾燈、汞燈、鹵素?zé)艋蛘咦贤鉄簦ㄟ^燈光照射所述懸浮膜板進行光催化降解。
說明書
一種用于污水處理的懸浮膜板、制備方法及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
本發(fā)明涉及污水處理方法，特別是涉及一種用于污水處理的懸浮膜板、制備方法及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
水資源作為一種重要的自然資源，是經(jīng)濟發(fā)展、社會穩(wěn)定和人民生活不可缺少、不可替代的重要物質(zhì)，是經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展和穩(wěn)定的重要保障。水環(huán)境的污染和水資源的短缺是目前我國社會發(fā)展所面臨的兩個重大問題。城市污水廠的興建，減輕了污水對環(huán)境的污染。而水資源的不足，則需要依靠新水源的開發(fā)以及水資源的重復(fù)利用來解決。城市污水作為一種穩(wěn)定可靠的水資源，對其再生利用已經(jīng)成為世界上不少國家解決水資源不足的戰(zhàn)略性對策。但污水廠尾水中的氮含量高，使得污水廠尾水回收以應(yīng)用于農(nóng)業(yè)灌溉、工業(yè)冷卻水、工業(yè)生產(chǎn)用水、景觀水體或市政雜用水時受到限制，因此如何深度脫氮具有重要的意義。
目前，污水廠的脫氮主要是依靠生物脫氮，其基本原理是通過生物化學(xué)反應(yīng)將污水中的有機氮轉(zhuǎn)化為氨氮;然后在好氧條件下通過硝化菌將氨氮氧化為硝態(tài)氮，最后通過反硝化作用將硝化過程產(chǎn)生的硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化為氮氣等氣體形式產(chǎn)物排入大氣，從而達到廢水脫氮的目的。生物脫氮是一種相對經(jīng)濟的方法，但是該工藝運行操作嚴(yán)格，工藝運行穩(wěn)定性差，對進水的有機物濃度依賴性強，當(dāng)水中有機物濃度較低，氮含量較高時，氮的去除率較低，大多數(shù)污水處理廠的實際運行中往往由于進水碳源不足或者進水的氮含量過高以及生物脫氮與除磷的矛盾等原因造成生物脫氮不穩(wěn)定，處理過程受進水水質(zhì)、水溫、溶解氧等外界因素的影響，因此單純的依靠生物脫氮時，一旦進水異常或者是系統(tǒng)自身的微生物等出現(xiàn)問題，整個污水處理系統(tǒng)就會崩潰。而對于生物系統(tǒng)崩潰后的恢復(fù)時間也會比較長。整體來說，生物脫氮難以確保持續(xù)穩(wěn)定達到國家一級A排放標(biāo)準(zhǔn)。
目前，也有部分方案是通過化學(xué)氧化、活性炭吸附法等脫氮。但雖然有一定效果，但總體上這些處理工藝還不十分令人滿意，一方面成本較高，另一方面容易造成二次污染。更主要的是，這些脫氮方法只是將污染物從一種介質(zhì)轉(zhuǎn)移到另一介質(zhì)中，并未從根本上降解污染物，不能有效地將污染物徹底無害化。
【發(fā)明內(nèi)容】
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：彌補上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種用于污水處理的懸浮膜板、制備方法及其應(yīng)用，制得的懸浮膜板可有效降解污染物，且使用便捷。
本發(fā)明的技術(shù)問題通過以下的技術(shù)方案予以解決：
一種用于污水處理的懸浮膜板的制備方法，包括以下步驟：S1，制備鐵氮共摻雜的TiO2粉末;其中，按摩爾比，TiO2：Fe：N=1：(0.00108～0.00132)：(0.252～0.308);S2，配制三羥甲基乙烷的水溶液，按照三羥甲基乙烷與所述鐵氮共摻雜的TiO2粉末的質(zhì)量比為0.005～0.008：1混合，用超聲波機振蕩混合均勻，得到二氧化鈦漿料;S3，配置硅烷偶聯(lián)劑的水溶液，將可懸浮的板材浸入所述硅烷偶聯(lián)劑水溶液中60～120min后，取出瀝干;S4，將可懸浮的板材浸入所述二氧化鈦漿料，浸潤10～20min后取出干燥;S5，重復(fù)步驟S4，直至板材表面的膜的厚度達到設(shè)定厚度，制得表面負(fù)載有鐵氮共摻雜的TiO2膜的懸浮膜板
優(yōu)選的技術(shù)方案中，
所述步驟S3之前還包括對所述板材進行磺化處理：用去離子水清洗所述板材多次后烘干，將所述板材放于水、硫酸和重鉻酸鉀配制的磺化液中，置于水浴鍋中加熱，使所述板材表面磺化，然后取出，沖洗多次，干燥。
所述步驟S1包括以下步驟：a，將鈦酸丁酯加入到無水乙醇中，攪拌均勻，制得透明黃色溶液;b，將無水乙醇、硝酸、蒸餾水、含三價鐵的化合物和脲充分混合，形成混合溶液;c，在攪拌情形下，將所述混合溶液滴加到所述透明黃色溶液中，得到均勻透明的溶膠，陳化后得到凝膠;d，將凝膠烘干、研磨成粉末，置于箱式電阻爐中，升溫至470～530℃，在該溫度下恒溫煅燒1.5～2.5h，冷卻至室溫，制得鐵氮共摻雜的TiO2粉末。
所述TiO2：Fe：N=1：0.0012：0.28。
所述步驟S5之后，還包括步驟S6，將步驟S5制得的懸浮膜板用超聲波清洗，干燥。
所述可懸浮的板材的材質(zhì)為塑膠。
本發(fā)明的技術(shù)問題通過以下進一步的技術(shù)方案予以解決：
一種根據(jù)如上所述的制備方法制得的用于污水處理的懸浮膜板。
一種懸浮膜板的應(yīng)用方法，包括以下步驟：將所述懸浮膜板置于需處理的水體中，所述懸浮膜板浮于水體表面直接利用太陽光進行光催化降解水體中的氨氮物質(zhì)。
優(yōu)選的技術(shù)方案中，
所述需處理的水體為污水處理系統(tǒng)中的二沉池中或者從二沉池中溢出的水。
還包括設(shè)置白熾燈、汞燈、鹵素?zé)艋蛘咦贤鉄簦ㄟ^燈光照射所述懸浮膜板進行光催化降解。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)對比的有益效果是：
本發(fā)明的用于污水處理的懸浮膜板的制備方法中，通過鐵氮共摻雜的TiO2粉末與三羥甲基乙烷的水溶液按一定質(zhì)量比混合后制得二氧化鈦漿料，然后將經(jīng)過硅烷偶聯(lián)劑浸潤處理的懸浮板材浸入二氧化鈦漿料中，從而在懸浮板材上負(fù)載上鐵氮共摻雜的TiO2膜。TiO2中摻雜鐵、氮，摻雜的陰陽離子產(chǎn)生協(xié)同作用，使得負(fù)載的TiO2膜不僅在紫外光下具有降解活性，而且可響應(yīng)長波長的可見光部分，從而高效地利用自然光發(fā)揮降解活性。相配合地，懸浮膜板采用可懸浮的板材，這樣使用時，懸浮膜板直接置于需處理的水體中，懸浮在水體表面，直接接收太陽光照射，發(fā)揮活性，降解污染物。使用中，不會造成二次污染。使用后，直接回收板材即可。本發(fā)明制得的用于污水處理的懸浮膜板，可高效利用太陽光輻射發(fā)揮活性，從而有效降解污染物，且使用回收都很方便。
