【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于水处理，涉及一种催化分离膜、其制备方法及应用和降解水中污染物的方法。
技术介绍
1、随着人口增长和工业发展，有机污染物产生的种类与排入环境中的数量与日剧增，对水体环境以及人体健康构成巨大威胁。催化活化过硫酸盐能快速产生强氧化性的硫酸根自由基(so4·-)、单线态氧(1o2)等活性氧物种来高效地氧化降解水中有机污染物，该过程称为基于过硫酸盐的高级氧化技术(ps-aops)。其中，1o2具有较宽的ph和盐浓度耐受范围，因此，1o2与有机物反应的作用效果受水体阴离子的干扰影响小，有望应用于煤化工等复杂、高盐、难降解的废水处理领域。
2、钛酸钴(cotio3)纳/微米催化材料具备较强的化学惰性，能耐受绝大多数的酸碱，具有很强的抗氧化性能和抗还原性能。因此，这类催化材料能够在多数使用环境下保持特有的稳定性，适用于长期使用。
3、然而，纳/微米尺度的粉末催化剂在使用过程容易流失，反应后的催化剂面临分离回收难题，残余在水体中的粉末催化剂若不能全部分离，存在对水体二次污染的风险。将膜分离过程与ps-aops过程相耦合，不仅可以实现催化剂的固定化，避免了繁琐的后续催化剂分离过程，而且可以赋予膜材料氧化降解中小分子有机污染物的能力及降低膜的不可逆污染，使ps-aops在膜系统中更好地发挥作用。若要得到具有良好催化活性和催化稳定性的催化膜，关键在于将催化剂充分暴露在膜表面，增强催化剂与过硫酸盐和污染物的接触，然而目前的分离膜均不能做到与过硫酸盐及污染物的有效接触，因此对有机微污染物的降解效果较差。
>技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种催化分离膜、其制备方法及应用和降解水中污染物的方法，该分离膜能够实现与过硫酸盐及污染物的有效接触，增强降解水中有机微污染物的效果。
2、为达到上述目的，本专利技术公开了一种钛酸钴复合二氧化硅催化分离膜的制备方法，包括以下步骤：
3、1)将钴源及钛源在乙二醇中混合，得到前驱体溶液；
4、2)将二氧化硅纤维基膜浸没于所述前驱体溶液中，再在生长温度下静置，使前驱体溶液中的钛酸钴催化剂前驱物原位生长在二氧化硅纤维基膜的表面，得含有催化剂前驱物的基膜；
5、3)将所述含有催化剂前驱物的基膜进行空气煅烧，得到钛酸钴复合二氧化硅催化分离膜。
6、步骤1)中的钴源为四水合醋酸钴、六水合硝酸钴及六水合氯化钴中的一种；
7、所述钛源包括钛酸四丁酯。
8、步骤1)中钴源与钛源的摩尔比为1:1，前驱体溶液中钴的浓度为0.05-0.25mol/l。
9、步骤1)中的生长温度为40-60℃，静置时间为12-36h。
10、步骤2)还包括：将含有催化剂前驱物的基膜依次进行清洗及干燥；
11、步骤3)中，煅烧的温度为700-850℃。
12、本专利技术公开了一种利用所述钛酸钴复合二氧化硅催化分离膜的制备方法制备得到的钛酸钴复合二氧化硅催化分离膜。
13、本专利技术公开了一种所述钛酸钴复合二氧化硅催化分离膜在催化活化过硫酸盐并产生强氧化性物种降解水中有机微污染物中的应用。
14、本专利技术公开了一种降解水中有机微污染物的方法，包括以下步骤：
15、将含有机微污染物的废水溶液与过硫酸盐混合，得混合溶液，再将所述混合溶液送入装有所述钛酸钴复合二氧化硅催化分离膜的过滤器中进行过滤，通过钛酸钴复合二氧化硅催化分离膜催化活化过硫酸盐并产生强氧化性物种，以降解水中有机微污染物。
16、所述有机微污染物包括染料、抗炎药和/或抗生素；
17、所述过硫酸盐为过一硫酸氢钾复合盐、过硫酸钠及过硫酸钾中的一种；
18、混合溶液中过硫酸盐的浓度为0.5-2mmol/l。
19、本专利技术具有以下有益效果：
20、本专利技术所述的催化分离膜、其制备方法及应用和降解水中污染物的方法在具体操作时，通过原位生长法，在二氧化硅纤维基膜表面均匀生长微米六棱柱棒状钛酸钴催化剂，得到的钛酸钴复合二氧化硅催化分离膜，具有开放的催化网络结构，便于催化剂与反应物之间相互接触，催化分离膜能够用于高效活化过硫酸盐，并产生强氧化性的单线态氧进而降解水中的有机微污染物，具有广泛的应用前景。另外，需要说明的是，钛酸钴作为双金属氧化物材料，在ps-aop过程中，钛酸钴中的钴活性位点能够通过电子得失的氧化还原循环来激活过硫酸盐，使过硫酸盐分解产生强氧化性物种来降解有机污染物。同时，钛酸钴催化材料具备较强的化学惰性，能够耐受绝大多数的酸碱，在多数使用环境下保持特有的稳定性，适用于长期使用。二氧化硅纤维膜是一种具有分层纤维结构的无机膜，由于其出色的热稳定性、耐腐蚀性、抗氧化能力和亲水性，二氧化硅纤维膜在包括隔热、过滤、吸附和膜蒸馏各个领域备受关注。在二氧化硅纤维膜表面原位生长钛酸钴，构建具有三维开放催化网络的催化分离膜，能充分发挥二者优势，一方面能够实现对催化剂的固定化，另一方面使ps-aops在膜系统中更好地发挥作用。
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1.一种钛酸钴复合二氧化硅催化分离膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的钛酸钴复合二氧化硅催化分离膜的制备方法，其特征在于，步骤1)中的钴源为四水合醋酸钴、六水合硝酸钴及六水合氯化钴中的一种；
3.根据权利要求1所述的钛酸钴复合二氧化硅催化分离膜的制备方法，其特征在于，步骤1)中钴源与钛源的摩尔比为1:1，前驱体溶液中钴的浓度为0.05-0.25mol/L。
4.根据权利要求1所述的钛酸钴复合二氧化硅催化分离膜的制备方法，其特征在于，步骤1)中的生长温度为40-60℃，静置时间为12-36h。
5.根据权利要求1所述的钛酸钴复合二氧化硅催化分离膜的制备方法，其特征在于，步骤2)还包括：将含有催化剂前驱物的基膜依次进行清洗及干燥。
6.根据权利要求1所述的钛酸钴复合二氧化硅催化分离膜的制备方法，其特征在于，步骤3)中，煅烧的温度为700-850℃。
7.一种利用权利要求1-6任一项所述钛酸钴复合二氧化硅催化分离膜的制备方法制备得到的钛酸钴复合二氧化硅催化分离膜。
8.一种
9.一种降解水中有机微污染物的方法，其特征在于，包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的降解水中有机微污染物的方法，其特征在于，所述有机微污染物包括染料、抗炎药和/或抗生素；
...【技术特征摘要】
1.一种钛酸钴复合二氧化硅催化分离膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的钛酸钴复合二氧化硅催化分离膜的制备方法，其特征在于，步骤1)中的钴源为四水合醋酸钴、六水合硝酸钴及六水合氯化钴中的一种；
3.根据权利要求1所述的钛酸钴复合二氧化硅催化分离膜的制备方法，其特征在于，步骤1)中钴源与钛源的摩尔比为1:1，前驱体溶液中钴的浓度为0.05-0.25mol/l。
4.根据权利要求1所述的钛酸钴复合二氧化硅催化分离膜的制备方法，其特征在于，步骤1)中的生长温度为40-60℃，静置时间为12-36h。
5.根据权利要求1所述的钛酸钴复合二氧化硅催化分离膜的制备方法，其特征在于，步骤...
【专利技术属性】
技术研发人员：王正江，龚俊波，逯佳琪，周明飞，毛进，王璟，刘亚鹏，韩丹丹，魏家豪，冯倩，郭娉，李鑫达，
申请(专利权)人：西安西热水务环保有限公司，
类型：发明
国别省市：
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