【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及污水处理，尤其涉及一种sno2基改性陶瓷膜及其制备方法和应用。
技术介绍
1、近年来，陶瓷膜以其优异的机械强度、热稳定性、化学稳定性、抗污染性和过滤分离性能，在水处理领域中的应用规模不断增长。在膜清洗的过程中，陶瓷膜也能接受更高强度的清洗剂条件，并且简单的物理反冲洗就能去除陶瓷膜表面的大部分污染物。低压膜过滤的优点包括高质量的出水、良好的病原体去除、占地面积小和相对较低的生命周期成本。然而，传统的mf/uf过滤仍然面临着严峻的挑战，无法消除低分子量的污染物(例如，有毒和/或难降解的有机微污染物)，可能沉积在膜基质上/内部，造成膜通量的损失，或并未产生截留效果，导致小分子污染物仍存在于出水中。此外，因大分子有机物的截留和ca2+、mg2+离子结垢形成致密沉积层造成的膜孔堵塞、膜污染问题，也是膜分离技术应用的一大瓶颈问题。因此，与其他成熟技术的集成对于低压膜过滤具有重要意义，以缓解由于低分子量(或小粒径)污染物去除效率低而带来的环境问题，抑制大分子量(或大粒径)污染物在膜表面的垢层形成。
2、目前，在工程应用上基本采用化学药剂软化预处理、物理反冲洗以及化学清洗的方式来减缓膜分离过程的通量下降，这提高了软化药剂、化学清洗剂的费用以及化学清洗时对膜表面造成的不可逆的破坏。因此，在阐明陶瓷膜膜污染过程机制的基础上，研发基于陶瓷膜分离技术优势条件，同时减缓膜污染过程的技术工艺是解决水源污染的有效途径。在膜分离技术的衍生工艺中，电场辅助膜污染控制是一种在膜应用过程中可有效减缓膜污染的创新技术。利用直流电源施加的膜电压
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种sno2基改性陶瓷膜及其制备方法和应用，所述sno2基改性陶瓷膜电化学稳定性高、电催化活性好，且制备工艺简单、成本低。
2、为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
3、本专利技术提供了一种sno2基改性陶瓷膜的制备方法，包括以下步骤：
4、将锡源、醇溶剂、非金属掺杂剂、金属掺杂剂和酸溶液混合，得到前驱液；
5、采用超声喷雾法，将所述前驱液间歇式喷涂于陶瓷膜基底表面，得到复合陶瓷膜；
6、将所得复合陶瓷膜进行煅烧，得到sno2基改性陶瓷膜；
7、所述金属掺杂剂中掺杂金属元素包括sb、co、ni、la、mn、al或zn；所述非金属掺杂剂中掺杂元素包括f或n。
8、优选的，所述锡源包括sncl2或sncl4；所述醇溶剂包括乙醇、甲醇或乙二醇
9、优选的，所述非金属掺杂剂包括nh4f或尿素；所述非金属掺杂剂中掺杂元素与锡源中sn的摩尔比为0.5～2:1。
10、优选的，所述金属掺杂剂包括sbcl3、cocl2、nicl2、lacl3、mncl2、alcl3或zncl2；所述金属掺杂剂中掺杂金属元素的摩尔量为锡源中sn元素摩尔量的1～12％。
11、优选的，所述酸溶液包括浓盐酸，所述浓盐酸的质量浓度为37％，所述酸溶液相对于醇溶剂的添加量为100ml/l；所述混合的时间为30～180min。
12、优选的，所述陶瓷膜基底的材料包括al2o3或sic；进行所述喷涂前，将所述陶瓷膜基底预热1～3h，升温至350～500℃。
13、优选的，所述间歇式喷涂的条件包括：喷涂流速为0.5～3ml/min，每次喷涂1min，间歇时间为5～20min；以陶瓷膜基底为基准，喷涂量为0.5～10ml/cm2；
14、所述煅烧的温度为500～800℃，时间为120～240min。
15、本专利技术提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的sno2基改性陶瓷膜。
16、本专利技术提供了上述技术方案所述sno2基改性陶瓷膜在污水处理中的应用，采用错流式电化学耦合膜分离装置进行污水处理。
17、优选的，所述错流式电化学耦合膜分离装置包括原水罐1、隔膜泵2、电源3、电解-过滤反应器4、产水罐5、回流水调节阀8和产水调节阀9，所述原水罐1、隔膜泵2、电解-过滤反应器4和产水罐5顺次相连；所述电源3与电解-过滤反应器4相连；所述电解-过滤反应器4中设置有导电陶瓷膜6和阴极7；所述回流水调节阀8设置于电解-过滤反应器4与原水罐1之间的管路，所述产水调节阀9设置于电解-过滤反应器4和产水罐5之间的管路；所述导电陶瓷膜6为上述技术方案所述sno2基改性陶瓷膜；所述sno2基改性陶瓷膜作为阳极。
18、本专利技术提供了一种sno2基改性陶瓷膜的制备方法，本专利技术以sn源和金属掺杂剂、非金属掺杂剂为原料，采用超声喷雾的方法，在超声波激发下前驱液产生纳米雾滴均匀包覆在陶瓷膜表面，与陶瓷膜表面充分结合，再通过煅烧热解处理，实现金属-非金属掺杂的锡基导电层稳定包覆在陶瓷膜表面，从而提高陶瓷膜的稳定性，而且金属与非金属的掺杂位点不同，可同时提高sno2的导电性，其中，f-取代了o2-(公式(1))，为导电带增加了更多的自由电子，sb5+和sn4+之间的置换反应(公式(2))也会产生自由电子，这提高了负载层导电性，降低了电荷转移电阻。此外，高价氧化物晶体的结构，保证在作为阳极时不会因为氧化作用而腐蚀，提高了电极的稳定性。因此，本专利技术可得到高导电性、高稳定性、高电催化活性的sno2基改性陶瓷膜。
19、
20、本专利技术的制备方法，原料便宜易得，采用的超声喷雾法及煅烧处理手段工艺简便、成本低，适合规模化生产。
21、本专利技术将所述sno2基改性陶瓷膜同时作为阳极和分离膜，应用于有机污水的处理过程，金属-非金属掺杂的锡基导电层的存在，可起到电催化作用。在应用过程中采用错流式电化学耦合膜分离装置，以导电陶瓷膜作为阳极、以al(或fe)作为阴极，在通电过程中同步进行膜滤过程。通过sno2基改性陶瓷膜中导电层在电压激发产生的电氧化、原位电本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种SnO2基改性陶瓷膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述锡源包括SnCl2或SnCl4；所述醇溶剂包括乙醇、甲醇或乙二醇。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述非金属掺杂剂包括NH4F或尿素；所述非金属掺杂剂中掺杂元素与锡源中Sn的摩尔比为0.5～2:1。
4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述金属掺杂剂包括SbCl3、CoCl2、NiCl2、LaCl3、MnCl2、AlCl3或ZnCl2；所述金属掺杂剂中掺杂金属元素的摩尔量为锡源中Sn元素摩尔量的1～12％。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述酸溶液包括浓盐酸，所述浓盐酸的质量浓度为37％，所述酸溶液相对于醇溶剂的添加量为100mL/L；所述混合的时间为30～180min。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述陶瓷膜基底的材料包括Al2O3或SiC；进行所述喷涂前，将所述陶瓷膜基底预热1～3h，升温至350～500℃。
7.根据权利
8.权利要求1～7任一项所述制备方法制备得到的SnO2基改性陶瓷膜。
9.权利要求8所述SnO2基改性陶瓷膜在污水处理中的应用，其特征在于，采用错流式电化学耦合膜分离装置进行污水处理。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述错流式电化学耦合膜分离装置包括原水罐(1)、隔膜泵(2)、电源(3)、电解-过滤反应器(4)、产水罐(5)、回流水调节阀(8)和产水调节阀(9)，所述原水罐(1)、隔膜泵(2)、电解-过滤反应器(4)和产水罐(5)顺次相连；所述电源(3)与电解-过滤反应器(4)相连；所述电解-过滤反应器(4)中设置有导电陶瓷膜(6)和阴极(7)；所述回流水调节阀(8)设置于电解-过滤反应器(4)与原水罐(1)之间的管路，所述产水调节阀(9)设置于电解-过滤反应器(4)和产水罐(5)之间的管路；所述导电陶瓷膜(6)为权利要求8所述SnO2基改性陶瓷膜；所述SnO2基改性陶瓷膜作为阳极。
...【技术特征摘要】
1.一种sno2基改性陶瓷膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述锡源包括sncl2或sncl4；所述醇溶剂包括乙醇、甲醇或乙二醇。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述非金属掺杂剂包括nh4f或尿素；所述非金属掺杂剂中掺杂元素与锡源中sn的摩尔比为0.5～2:1。
4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述金属掺杂剂包括sbcl3、cocl2、nicl2、lacl3、mncl2、alcl3或zncl2；所述金属掺杂剂中掺杂金属元素的摩尔量为锡源中sn元素摩尔量的1～12％。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述酸溶液包括浓盐酸，所述浓盐酸的质量浓度为37％，所述酸溶液相对于醇溶剂的添加量为100ml/l；所述混合的时间为30～180min。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述陶瓷膜基底的材料包括al2o3或sic；进行所述喷涂前，将所述陶瓷膜基底预热1～3h，升温至350～500℃。
7.根据权利要求1所述的制备方法，...
【专利技术属性】
技术研发人员：张春晖，林智炜，崔婷婷，钟小平，王泽鹏，张鑫鑫，高志荣，王瑞，郭俊强，赵永平，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。