[发明专利]一种过氧化氢增强光催化膜分离性能的方法

说明书

本发明属于膜技术领域，提供了一种过氧化氢增强光催化膜分离性能的方法。在一定程度上提高了光催化膜对污染物的分离效率，同时缓解了膜污染。与传统光催化膜分离过程相比，该体系通过向光催化膜过程中投加适量H₂O₂，在光催化反应基础上，增加了UV/H₂O₂过程和光芬顿过程，上述三个过程的协同作用拓宽了活性物种的产生路径，以此提高光催化膜过程对污染物的降解效率，达到增强光催化膜分离性能的目的。同时原液水体系中H₂O₂会在光照条件下发生光解反应，整个水环境中都会存在活性物种，由此减少水质条件对光催化膜体系效率的影响。

技术领域

本发明属于膜技术领域，具体涉及一种过氧化氢增强光催化膜分离性能的方法。

背景技术

膜分离技术是一种绿色环保、高效简便的分离技术，并于近些年被广泛应用于污水处理领域，表现出广阔的应用前景。但是，传统的膜法水处理技术主要利用膜孔筛分作用截留去除污染物，该过程对尺寸小于膜孔径的污染物去除效果不高，而且截留在膜表面或膜孔道的污染物易造成膜污染，导致膜运行通量下降，需频繁进行膜再生甚至更换膜，增加运行成本和工艺复杂程度。目前，将膜分离技术与光催化作用耦合制备功能性膜是解决上述问题的有效途径之一。该过程通过膜的筛分作用将污染物截留，同时利用光催化过程产生的光生电子、光生空穴、羟基自由基等活性物种矿化截留在膜表面的污染物，一定程度上缓解了膜污染并提高了对污染物的去除率。尽管膜分离技术与光催化技术的联用赋予了膜分离过程新的功能，但是该耦合技术也存在弊端。光催化过程光生电子空穴对复合率较高，水质条件影响光催化剂对光的吸收，光能利用率不高等因素直接限制了光催化过程中活性物种的产生效率，导致光催化膜的水处理效果不理想。因此，提高活性物种的产生效率是提高光催化膜水处理性能的关键因素。

本发明提出了一种提高光催化膜分离性能的方法，通过向反应体系中投加过氧化氢(H₂O₂)，在原有光催化反应的基础上，光生电子可以与H₂O₂发生光芬顿反应，产生羟基自由基等活性物质。同时H₂O₂可以在紫外光(UV)的照射下发生光解，产生羟基自由基。光催化过程、H₂O₂的光解(UV/H₂O₂)、光芬顿反应之间存在协同效应，拓宽了活性物种(主要是羟基自由基)的产生途径。众所周知，羟基自由基氧化还原电位高达+2.7V，具有较高的生物反应速率，可达到10⁸-10¹¹M^-1s^-1，是一种无选择性的强氧化剂。同时通过向光催化膜体系中引入H₂O₂，由于光解作用的存在，活性物种会充满整个水体系中，进而减少水质条件对光催化作用的影响，达到提高光催化膜的水处理性能的目的。

发明内容

本发明主要是提供一种增强光催化膜分离性能的方法。针对光催化膜过程分离效率不高、水质条件影响光吸收进而影响光催化膜分离性能等问题，通过向光催化膜过程中投加H₂O₂，在多过程协同作用下提高活性物种产生效率，进而实现提高光催化膜过程分离性能的目的。

一种过氧化氢增强光催化膜分离性能的方法，步骤如下：