[发明专利]纳滤膜耦合工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种耦合工艺，特别是涉及一种纳滤膜耦合工艺。

技术背景

最近几年将光催化技术与膜分离技术进行耦合逐渐成为国内外学者研究的热点。出水分离效果差、费用高和不能实现连续操作是悬浮型光催化剂最突出的技术缺陷，但将膜分离技术与光催化反应进行耦合，利用分离膜的优良分离能力对颗粒态光催化剂进行分离回收，不仅分离效果彻底，光催化剂流失少，而且操作简单、费用低，还易于实现工艺的模型化；同时分离膜还可以从分子角度对反应体系中的不同反应中间产物和反应底物进行分离，从而减少光催化剂投加量，缩短水力停留时间，显著提高工艺经济性，为大规模工业化应用奠定基础。悬浮型光催化膜反应器可以在保证光催化剂活性基础上较好地解决光催化剂分离回收等问题，并可实现光催化反应的连续操作。国内外虽然对悬浮型光催化耦合膜反应器的研究取得一些研究成果但是就悬浮型光催化膜反应器中具体的耦合分离膜的选取而言，仍存在较大的理论和实践不足。

发明内容

本发明的目的是提供一种工艺合理、方法简单、适合工业化生产的纳滤膜耦合工艺。

本发明的技术方案为：Cu改性光催化剂质量分数0.1％、溶氧质量浓度为20～25mg/L、Atrazine质量浓度25mg/LUV辐射强度15mW/cm2。静态条件下催化剂对污染物吸附过程达到平衡2h，再开启紫外光源，预热30min以使其达到稳定状态，控制pH条件为5.5，控制反应温度为(20±1)℃。

具体实施方式

在悬浮型光催化器中(序批式)进行不同pH条件下目标污染物光催化降解实验。每间隔10min取样3mL进行分析，确定Cu改性光催化剂对目标中间产物的种类及数量，确定最佳pH操作条件。

Cu改性光催化剂质量分数0.1％、溶氧质量浓度为20～25mg/L、Atrazine质量浓度25mg/LUV辐射强度15mW/cm2。静态条件下催化剂对污染物吸附过程达到平衡后(2h)再开启紫外光源(预热30min以使其达到稳定状态)，控制pH条件分别为3.0、5.5、6.5、9.0和11.5，控制反应温度为(20±1)℃。

采用改性光催化剂对Atrazine进行降解产生的主要中间产物与前人研究基本一致，虽出现新的中间产物，但数量相对较少、生化性质不明显且对整个光降解过程无显著影响，故未对其进行定性、定量分析。光催化氧化过程对Atrazine脱毒的程度主要与Cl去除程度有关，当Cl被完全去除时，Atrazine即可被认为完全脱毒，而光催化氧化过程可实现污染底物的完全脱毒过程。

通过实验，在pH为5.5条件下Atrazine光催化降解效率最高，40min后转化效率达80％以上，TOC去除率在50％以上控制pH、错流操作流速和膜分离操作压力分别为5.5、4m/s和750kPa，启动耦合系统工艺，待整个耦合体系达到平衡状态后(膜分离过程中的浓缩液和渗出液中污染物浓度保持不变)，投加并控制光催化剂质量分数为0.1％，再次运行反应系统2h，待光催化剂对目标污染物的吸附过程达到平衡状态后，开启紫外光源(预热30min)，并将此时作为整个耦合处理工艺的反应零点进行计时。

光催化膜反应器具有比常规光催化反应器更强的处理效果，而耦合分离膜确实可以在光催化膜反应器中有效发挥对不同污染物不同光催化反应停留时间的控制的耦合功效；但实验结果进一步揭示，将不同性质的纳滤分离膜与光催化反应器耦合所构成的光催化膜反应器工艺的耦合工艺特性有显著差异，不同性质的耦合膜反应器对阿特拉津的光催化降解/矿化速率和光催化降解/矿化效果有明显差异。对不同种类和性质的污染物在光催化反应体系中的水力停留时间进行不同程度的调节和控制，同时增强耦合光催化氧化降解过程对化学结构稳定的、环境生物毒性较大的、可生物降解能力较差的污染底物和反应中间产物的光催化降解和矿化的针对性和有效性，在保证光催化效果的同时提高水处理工艺的经济性和稳定性。