[发明专利]一种具有电催化性能的多级孔道镍铝合金膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有电催化性能的多级孔道镍铝合金膜及其制备方法，该方法取用一定比例镍铝粉末在混合压片后通过烧结的方式熔炼成多孔合金膜，再通过化学腐蚀使其内部形成多微孔形貌，该合金膜由于镍铝合金被氢氧化钠腐蚀形成具有高比表面积和高催化活性的纳米孔结构，使其在不需要外加负载催化剂的情况下实现膜分离与电催化功能一体化，大大提高了其对染料废水的处理能力，使其在最大通量下的脱色率从55％提升到95％以上。

技术领域

本发明属于用于印染废水分离、降解技术领域，尤其涉及一种具有电催化性能的多级孔道镍铝合金膜，还涉及一种上述镍铝合金膜的制备方法。

背景技术

近年来，水污染已经成为了人们面临的最严峻的问题之一，工业废水的排放问题更是其重中之重。在整个工业废水中印染废水的排放量占到了整个工业废水排放量的35％，印染废水具有成分复杂、色度深、有毒物质多、化学需氧量(COD)高、处理难度大等特点，传统的生物处理工艺己受到严重挑战，而化学沉淀和气浮法对这类印染废水的去除率也仅为30％左右，因此，必须开发新的处理技术来满足日益苛刻的环境保护要求。

膜分离法利用膜的选择渗透性，不仅可以回收废水中的染料分子和盐类，还可以提高废水的生物降解性。但是染料废水的处理过程通常会导致膜污染，导致膜孔堵塞，膜通量衰减，这极大地限制了膜分离技术的应用。而电催化氧化法可以将有机污染物分解成大量的无毒小分子，是一种低毒、高效的工业废水处理方法，但是其仍然存在能耗大，成本高以及具有不可避免的副反应的缺点。

为解决这一问题，我们结合两种方法设计了一种具有自洁功能的电催化反应器，用于工业废水处理。废水经膜分离和电催化氧化两步将膜表面与孔隙中的有机污染物分解成CO₂和H₂O或小生物降解产物。膜分离法中膜材料是决定电催化反应器的关键因素，有机膜和陶瓷膜发展至今已逐渐具备了成熟的制备工艺，但是也有不可避免的缺点，比如普适性差、耐腐蚀性差、机械强度差等。而多孔金属具机械强度高、比表面积大、热传导性能好、导电性能突出等优点。于是，将具有良好导电性能的多孔金属应用到膜分离技术当中，可以实现优势互补，为膜分离技术提供新的应用领域。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有电催化性能的多级孔道镍铝合金膜的制备方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种具有电催化性能的多级孔道镍铝合金膜的制备方法，包括以下步骤：(1)金属粉末的混合：将镍粉、铝粉混合均匀，其中镍的质量百分比为60-80％，余量为铝；(2)粉末的压制：称取步骤(1)中混合得到的镍铝粉末，加入到模具中加压并保压，然后降压脱模制成厚度为2-5mm的镍铝合金膜；(3)高温烧结：将步骤(2)中压制的镍铝合金膜在氢气还原气氛下进行程序烧结，得到合金膜烧结体；(4)去合金化处理：将步骤(3)中制备的合金膜烧结体进行去合金化腐蚀，形成多孔合金膜，制得的多孔合金膜的孔径分布在5-20μm之间，比表面积在10～40m²/g。

优选的，所述步骤(1)中金属镍粉选取粒径为1-10um的粉末颗粒，铝粉选取200目及以上。

优选的，所述步骤(2)中将镍铝粉末放入模具中，加压15-200MPa，保压4-7min。

优选的，所述步骤(3)在高温气氛炉中进行，加热温度从常温分3-6段加热保温到1100-1300℃，然后随炉冷却，加热保温时间总长为15-48h。

优选的，所述步骤(4)选取化学腐蚀方法进行去合金化处理，腐蚀溶液选取3-10mol/L的氢氧化钠溶液，腐蚀温度选为40-60℃，腐蚀时间4-8h。

优选的，所述去合金化处理在真空环境下进行，真空度为一个大气压及以上。

本发明的另一目的是提供一种根据上述方法制备的具有电催化性能的多级孔道镍铝合金膜。