一种氮化钛/氧化铝微滤管及其制备方法和用途技术

本发明专利技术提供一种氮化钛/氧化铝微滤管及其制备方法和用途。其以氧化铝微滤管为基材，并在氧化铝微滤管表面覆盖一层氮化钛。将氧化铝管内浸入含有纳米级氧化钛的悬浮浆液中，形成白色的浆液层，待水分滤干后，将附着有氧化钛颗粒的氧化铝微滤管置于管式炉中，并通入干燥的氨气，并以10‑30摄氏度每分钟升温到700～1100摄氏度，保持6‑10小时。之后，体系自然降温，即得到氮化钛覆盖的氧化铝管。氮化钛层与电源负极相连，并作为电解的阴极，阴极逸出的氢气气泡产生的机械作用力，可以防止固体颗粒的附着，防止过滤材料的过滤性能下降。

【技术实现步骤摘要】
一种氮化钛/氧化铝微滤管及其制备方法和用途
本专利技术属于环境
，具体涉及一种氮化钛/氧化铝微滤管及其制备方法和用途。
技术介绍
过滤是一种简单高效无二次污染的分离技术，几十年来，过滤技术广泛应用于含污废水的净化工艺中。水体中固体颗粒、胶体、有机物、有害离子和细菌等都可以通过过滤技术得到有效的去除。目前，应用广泛的过滤材料有许多种类，包括粒状结构的砂石、矿石、无烟煤、果壳和碳材料等，块状结构的多孔聚合有机物膜、多孔陶瓷、多孔金属和纤维织品等。这些过滤材料以颗粒或者膜的形式，通过阻隔、吸附架桥等作用将废物粒子截留，让水分子通过，从而达到净化水的目标。优质过滤材料不但可以将大颗粒的固体悬浮物、胶状物、大油滴等阻挡在过滤材料的表面（例如微滤、超滤），还可以把能够通过滤孔的小颗粒、小分子有机物、无机粒子、细菌等吸收在过滤材料孔内（纳滤、反渗透等）。要满足高效的分离过程，还需要有合理的过滤材料再生方式。在完成一个过滤周期后，过滤材料表面覆盖孔内堵塞，净化效果和水的通量都大为下降，此时，过滤材料需要再生后才能再一次利用。目前，一般采用反冲洗过程，冲洗介质可以为干净的水或气体。反冲洗过程可以冲刷掉过滤材料孔道内的部分颗粒和吸收不牢固的孔内废物，但是很难将孔内牢固附着的废物颗粒冲洗出来。这是因为虽然反冲洗过程流体流速快，但过滤材料错综复杂的孔道使得孔内的流体流速难以提高，难以彻底冲刷孔内牢固附着物。为了解决反冲洗不彻底的问题，国内外工程技术人员提出了改进的反冲洗方法，包括超声振荡辅助、添加清洗剂、加快冲洗速度等，但都存在一定的应用问题。超声振荡需要大面积的超声设备，添加清洗剂提高反冲洗成本并带来二次污染，而加快冲洗速度使反冲洗水量增加，不仅成本增加，效果往往未能达到预期。
技术实现思路
为克服现有技术不足，本专利技术提供一种氮化钛/氧化铝微滤管及其制备方法和作为过滤材料的用途。本专利技术首先提供一种氮化钛/氧化铝微滤管，其以氧化铝微滤管为基材，并在氧化铝微滤管表面覆盖一层氮化钛。上述复合材料的制备方法是：1）以氧化铝微滤管为基材，将其浸入含有纳米级氧化钛的悬浮浆液中，在氧化铝微滤管表面负载一层白色的氧化钛层;2）干燥后，将附着有氧化钛颗粒的氧化铝微滤管置于管式炉中，通入干燥的氨气，并以10-30摄氏度每分钟升温到700～1100摄氏度；3）在700～1100摄氏度处理6-10小时后，自然降温，降温过程中，通入氮气进行惰性气氛保护，即得到氮化钛覆盖的氧化铝微滤管。步骤1)的悬浮液中，氧化钛固体含量为1g-3g/L。氮化钛/氧化铝复合材料是一种新型过滤材料，其主要功能是能够实现电活性过滤，将氮化钛层与电源负极相连，并作为电解的阴极，能够通过阴极逸出的氢气气泡，实现过滤材料的性能再生。附图说明图1使用氮化钛/氧化铝微滤管处理废水的装置，其中1-钌钛阳极棒，2-氮化钛/氧化铝微滤管，3-净水箱，4-隔膜泵，5-污水储槽，6带压力调节阀的出水管。具体实施方式取市售的单通道氧化铝微滤管1根，管径为12mm,内径为8mm，长度为500mm。在其内空腔内灌注纳米级的二氧化钛的悬浮浆液，该浆液中含有的二氧化钛固体的浓度为2g/L，纳米级二氧化钛为市售商品。搅动悬浮液20分钟后，倒出悬浮液，在氧化铝管的内壁形成二氧化钛的白色附着层。待水分自然风干后，重复两次，形成足够的氧化钛层。之后，将负载好氧化钛层的氧化铝管放到管式炉中，首先通氮气将管式炉的内的空气排尽，然后再通入氨气。氨气由氮气将浓氨水吹出，中途经过活性氧化钙脱水，形成干燥的氨气。同时，管式炉内以10-30摄氏度每分钟升温到1000摄氏度，并在1000摄氏度保温6个小时。之后，体系自然降温，并切断氨气，仅通入氮气保护。冷却到常温后，覆盖有氮化钛层的氧化铝管即制备完成。以上过程中，浸渍附着氧化钛的可以重复2-5次，形成不同厚度的氮化钛层（0.1mm-1.5mm），氮化钛的转化是由氧化钛的氨气高温还原实现的。将得到的电活性氮化钛/氧化铝复合过滤材料，按照图1的方式进行安装。其中2为氮化钛/氧化铝微滤管，氮化钛层作为阴极与直流电源的负极相连，采用金属钼丝引出。氮化钛/氧化铝微滤管中心放置钌钛阳极棒1一根，长35cm，工作时作为电解过程的阳极，引出连接方式与阴极相同。氮化钛/氧化铝微滤管有泵入水管口（管下端）和泵出水管口（管上端），泵出口设置压力调节阀其余部分密封。氮化钛/氧化铝微滤管置于净水箱3内。污水储槽5中存有100L餐饮废水，含3g/L植物油量和氯化钠1g/L。进行污水处理的工作时，启动隔膜泵4将污水储槽5中的污水泵入氮化钛/氧化铝微滤管中，同时开启电解电源，电压固定为5V。调节出水管的压力，使氮化钛/氧化铝微滤管内的泵入压力为0.3MPa左右。连续运行两天，收集净水箱中的被处理水，进行水质分析，并记录某一单位时间内的出水量。水质分析结果表明，在1小时，10小时，24小时，48小时时取样，净水箱中的滤出水的植物油含量均低于200mg/L（去除率大于93%），说明电活性氮化钛/氧化铝复合过滤材料方法对污水有持续的良好效果。测定两天后的出水通量，出水通量值为10.7L/h，相比系统小时初始出水通量（10.9L/h），通量保持率大于98%。这一结果表明，氮化钛/氧化铝电活性复合过滤材料无需反冲洗，仍保持了良好的固液分离性能。这主要是由于由于电活性滤材阴极上的氢气气泡逸出，能够防止污染物颗粒的稳定附着。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氮化钛/氧化铝微滤管，其以氧化铝微滤管为基材，并在氧化铝微滤管表面覆盖一层氮化钛。

【技术特征摘要】
1.一种氮化钛/氧化铝微滤管，其以氧化铝微滤管为基材，并在氧化铝微滤管表面覆盖一层氮化钛，氮化钛的厚度为0.1-1.5mm，所述氮化钛/氧化铝微滤管作为电活性复合过滤材料，无需反冲洗；所述氮化钛/氧化铝微滤管按照以下步骤制得：1)以氧化铝微滤管为基材，将其浸入含有纳米级氧化钛的悬浮浆液中，在氧化铝微滤管表面负载一层白色的氧化钛层；2)干燥后，将附着有氧化钛颗粒的氧化铝微滤管置于管式炉中，通入干燥的氨气，并以10-30摄氏度每分钟升温到700～1100摄氏度；3)在700～1100摄氏度处理6-10小时后，自然降温，降温过程中，通入氮气进行惰性气氛保护，即得到...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛旭辉，张婧，徐刚，熊鹰，汤丁丁，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42