[发明专利]碳纤维催化臭氧氧化复合分离膜及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种碳纤维催化臭氧氧化复合分离膜在去除污水中有毒有害污染物领域的应用，其特征在于，用所述碳纤维催化臭氧氧化复合分离膜对待净化水体同时进行界面吸附、截留过滤和催化臭氧氧化；

具体方法为：将待处理污水通过复合分离膜，膜两侧的压差为0.02~0.20MPa，复合分离膜对水中有机污染物进行吸附和截留分离；同时进行臭氧曝气，复合分离膜层被激活产生羟基自由基，从而在膜吸附的同时截留物质发生氧化还原反应实现降解；

所述碳纤维催化臭氧氧化复合分离膜是由碳纤维复合材料彼此交错构成分离膜，该碳纤维复合材料为碳纤维上负载氧化钛和/或氧化硅，碳纤维与氧化钛和/或氧化硅的质量比为1: 0.04~0.49；碳纤维复合材料的直径为200~1000nm，分离膜的厚度为200~700μm，膜孔径范围为20~150nm；该碳纤维复合材料是由含有氧化钛和/或氧化硅前驱体的聚丙烯腈纤维烧结而成。

2.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述氧化钛前驱体为钛醇盐，所述氧化硅前驱体为硅醇盐。

3.如权利要求2所述的应用，其特征在于，所述钛醇盐为钛酸四丁酯或异丙醇钛，所述硅醇盐为正硅酸甲酯或正硅酸乙酯。

4. 如权利要求1-3中任一项所述的应用，其特征在于，所述的碳纤维催化臭氧氧化复合分离膜是采用以下方法制备的：

I. 配制复合纺丝液

将聚丙烯腈、氧化钛和/或氧化硅前驱体和N,N-二甲基甲酰胺均匀混合，其中，聚丙烯腈的质量百分比为6%~18%，氧化钛和/或氧化硅前驱体的质量百分比为1%~9%，余量为N,N-二甲基甲酰胺；

II. 制备聚丙烯腈基纤维膜

采用电纺丝方法将步骤I配制的复合纺丝液制成聚丙烯腈基纤维膜，聚丙烯腈基纤维的直径为250~2000nm，制备每平米纤维膜，复合纺丝液的用量为100~250mL；

III. 热处理干燥和炭化

将步骤II制备的聚丙烯腈基纤维膜加热干燥，然后于150~280℃保温0.5~5h，进一步通入惰性气体，升温至600~1000℃保温0.5~5h，降至室温，即得碳纤维催化臭氧氧化复合分离膜。

5.如权利要求4所述的应用，其特征在于，所述步骤II的具体操作如下：

将步骤I配制的复合纺丝液加入到电纺丝仪的料液器中，料液器安装有针状金属喷嘴；电纺丝仪的操作条件为：料液器推动速度为1~2mL/h，纺丝电压为10~20千伏，喷嘴与接收板的距离为9~16cm，制备每平米纤维膜复合纺丝液的用量为100~250mL。

6.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述待净化水体为微污染地表水、水源水或再生水。