[发明专利]一种负载量子点修饰二氧化钛的光纤式超滤膜组件

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高污水处理效果的装置，具体地说是涉及一种负载量子点修饰二氧化钛的光纤式超滤膜组件。

背景技术

膜分离技术是一项新型的高效分离技术，它具有工艺简单，经济性较好，往往没有相变，分离系数较大，节能，高效，无二次污染，可在常温下连续操作等特点，在污水处理中得到广泛的应用。超滤膜从20世纪90年代得到广泛的应用。超滤膜的平均孔径在3~100nm，它是介于纳滤和微滤之间的压力驱动性膜分离技术。超滤膜由于能截留大分子、胶体、蛋白质、微粒、细菌等，而且在小孔径范围和反渗透相重叠，在大孔径范围内与微孔过滤重叠。超滤过程通常采用不对称膜，所分离的组分直径为0.005~10μm，一般相对分子质量大于500的大分子和胶体，所用膜常为非对称膜，膜的水透过率为0.5~5.0m³/(m²·d)。膜表皮层厚度只有0.1~1μm，当过程不存在浓差极化时，溶液的渗透压很小，可以忽略，过程所需压差范围约为0.1~0.5MPa。同时它使用的压力低、产水量大，因此更便于操作，应用范围十分广泛。但是超滤对于有机污染物的分离效果较差，超滤膜对水中物质的去除是一个纯粹的过滤过程，它对水中溶解态有机物的去除是与膜的孔径（截留分子量）有关 ，制备孔径更小的膜成本也较高，难以大规模推广。污水中的有机物增强了金属离子和膜的结合，造成了金属离子在膜孔的沉积，导致了严重的膜污染，使膜的使用寿命大大缩短。

       光催化技术采用在外加光源照射下具有光催化活性的半导体材料，由于其光生空穴及其被俘获后形成的具有强氧化能力的羟基自由基，可诱导一系列氧化还原反应的进行，从而达到去除污染物的目的。大量研究表明众多难降解的有机物在半导体光催化氧化的作用下可有效得以去除或降解。光催化剂是光催化氧化过程中的关键影响因素，其中TiO₂具有化学性质及光学性质较为稳定、光催化活性较高、无毒以及价格便宜等特点，被认为是一种最有效的光催化剂。可是，TiO₂仅能吸收太阳光中波长小于385nm的紫外光，对可见光的利用效率较低，从而限制了其广泛使用。

       Marinangeli和Ollis首先提出用光纤作为光的传播介质及光催化剂的载体，由此得到的光纤式催化反应器具有许多突出的优点。例如，将光纤传导光与光纤负载催化剂两者相结合，可以有效地提高光的传输效率和利用效率；光纤极细的半径（﹤0.5mm）又可以大大提高催化剂的负载面积和光催化效率等。

 

发明内容

本发明的目的在于解决背景技术中所述的超滤膜对于有机污染物的分离效果较差，TiO₂对可见光的利用效率较低的问题，从而提供一种负载量子点修饰二氧化钛的光纤式超滤膜组件。

       本发明的目的是通过如下技术方案来实现的：

一种用于废水处理的负载量子点修饰二氧化钛的光纤式超滤膜组件，包括超滤膜组件和光纤系统，其中超滤膜组件为外压管束式超滤膜组件，由处理液进口（1）、外装管（2）、外包超滤膜的空心管状支持体（3）、浓水出口（4）、固膜耐压板（5）、处理液出口（6）制成，外装管（2）前端设有处理液进口（1），近末端安装固膜耐压板（5），13根外包超滤膜的空心管状支持体（3）的一端，分别插入固膜耐压板（5）上的13个膜固定孔（5-1）中，外装管（2）的近末端上部设有浓水出口（4），下部设有处理液出口（6）；其特征在于在超滤膜组件上的外装管（2）的前部还设有前置光纤固定板（10），后部还设有后置光纤固定板（12）；阳光收集器（7）的末端与传光光纤（8）的首段相连接，传光光纤（8）的末端与固定在外装管（3）末端的光纤耦合器（9）的前端相连接，光纤耦合器（9）的末端连接负载量子点修饰二氧化钛的弥散光纤束（11），并穿过前置光纤固定板（10）上的前置光纤固定孔（10-1）后，再穿过固膜耐压板（5）上的膜固定孔（5-1）进入外包超滤膜的空心管状支持体（3）的内部，弥散光纤束（11）的末端由后置光纤固定板（12）上的后置光纤固定孔（12-1）固定。

所述的负载量子点修饰二氧化钛的光纤式超滤膜组件，其特征在于所述的前置光纤固定板（10）为圆形板，板面上设有17个前置光纤固定孔（10-1）。         

所述的负载量子点修饰二氧化钛的光纤式超滤膜组件，其特征在于所述的后置光纤固定板（12）为圆形板，板面上设有17个后置光纤固定孔（12-1）和8个待处理液流动孔（12-2）。