[发明专利]一种具有双重过硫酸盐活化功能的中空纤维陶瓷膜的制备方法及应用

权利要求书

1.一种具有双重过硫酸盐活化功能的中空纤维陶瓷膜的制备方法，包括下述步骤：以Al₂O₃、TiO₂ 和CuO粉末为陶瓷原料，采用溶液纺丝法获得中空纤维陶瓷支撑层前驱体，烧结后获得中空纤维陶瓷支撑层，然后采用浸渍提拉法将活性催化物质原料附着于中空纤维陶瓷支撑层表面，煅烧后形成具有过硫酸盐活化功能的表面活性催化层并负载于中空纤维陶瓷支撑层之上，即获得目标产品；

所述溶液纺丝法中：采用高分子聚合物、添加剂和有机溶剂与陶瓷原料混合制成纺丝液；

所述高分子聚合物为聚砜、聚醚砜、聚丙烯腈或聚偏氟乙烯中的任意一种或两种的混合物；

添加剂为聚乙烯吡络烷酮或聚乙二醇；有机溶剂为N,N‐二甲基甲酰胺、N,N‐二甲基乙酰胺或N‐甲基‐2‐吡咯烷酮中的任意一种或两种的混合物；高分子聚合物、添加剂和有机溶剂占纺丝液总质量的50%～60%，三者的质量分数分别为：6%~8%，1%~2%，43%~50%；Al₂O₃、TiO₂和CuO混合粉末占纺丝液总质量的40%~50%；

所述浸渍提拉法中，浸膜液采用活性催化物质原料加入到高分子聚合物溶液中制成；高分子聚合物溶液为分子量2000~6000Da 的聚乙二醇为溶液，聚乙二醇质量浓度为1~10g/L，活性催化物质原料质量浓度为0.1~1M；

所述活性催化物质原料为Cu、Fe、Mn、Co 的氯化物、硝酸盐或硫酸盐中的一种或几种。

2.根据权利要求1 所述的具有双重过硫酸盐活化功能的中空纤维陶瓷膜的制备方法，其特征在于，所述陶瓷原料中，Al₂O₃、TiO₂和CuO占混合粉末的质量分数分别为：91~97%，2%~4%，1%~5%。

3.根据权利要求1 所述的具有双重过硫酸盐活化功能的中空纤维陶瓷膜的制备方法，其特征在于，所述溶液纺丝法的操作步骤包括：将一定量高分子聚合物、添加剂、有机溶剂和所述陶瓷原料充分混合得纺丝液，真空脱泡后，以水为芯液和凝固浴液体，加压通过喷丝头挤出纺丝，得到中空纤维陶瓷支撑层前驱体备用。

4.根据权利要求1 所述的具有双重过硫酸盐活化功能的中空纤维陶瓷膜的制备方法，其特征在于，所述溶液纺丝法的操作步骤包括：将一定量的高分子聚合物和添加剂加入到有机溶剂中，在50℃～80℃的温度下搅拌3~5 h 至完全溶解，将陶瓷原料按一定比例混合加入到该有机溶液中，然后用球磨机进行球磨10~15 h，得到混合均匀的纺丝液；将纺丝液在室温下真空脱泡2～3 h，采用相转化纺丝法，以自来水为芯液和凝固浴液体，在0.02~0.1MPa 的氮气压力下将纺丝液从喷丝头经过0~10 cm的空气间隙挤压到凝固浴中，在凝固浴中静置12~24 h后，在空气中自然晾干，得到中空纤维陶瓷支撑层前驱体。

5.根据权利要求1 所述的具有双重过硫酸盐活化功能的中空纤维陶瓷膜的制备方法，其特征在于，所述中空纤维陶瓷支撑层前驱体的烧结过程包括：第一步升温至500℃~700℃，保温1~2 h，然后升温至1000℃~1300℃，保温3~5 h。

6.根据权利要求5 所述的具有双重过硫酸盐活化功能的中空纤维陶瓷膜的制备方法，其特征在于，所述第一步升温过程的升温速率为2℃/min，然后升温至1000℃~1300℃的升温速率为5℃/min，烧结完成后以2~5℃/min降至室温。

7.根据权利要求1所述的具有双重过硫酸盐活化功能的中空纤维陶瓷膜的制备方法，其特征在于，所述浸渍提拉法的操作步骤包括：制备含有活性催化物质原料的浸膜液，将中空纤维陶瓷支撑层在浸膜液中浸渍提拉，使浸膜液粘附在中空纤维陶瓷支撑层表面，去除多余浸膜液。