[发明专利]一种电催化臭氧吸附膜过滤去除水中有机污染物的装置及方法

权利要求书

1.一种去除水中有机污染物的方法，其特征在于，所采用的装置包括依次连接的氧气源、臭氧发生器和臭氧溶液储备罐，所述臭氧溶液储备罐与原水储罐通过管线与电催化臭氧膜过滤反应器连接，所述电催化臭氧膜过滤反应器由金属网电极、硅胶绝缘垫圈、电催化臭氧过滤膜电极构成，其中稳压电源正极通过连接导线与金属网电极连接，电催化臭氧过滤膜电极与稳压电源负极通过连接导线相连接，阴阳极之间用硅胶绝缘垫圈隔开；

所述电催化臭氧过滤膜电极表面负载一层导电纳米材料，进水流经过滤膜电极表面，其中含有的有机污染物被吸附在导电纳米层表面，而后与进入膜孔的臭氧电催化产生的自由基发生氧化反应，最终被降解；所述导电纳米材料负载量为5-500g/m²，导电层厚度介于5μm-1mm之间；

电催化臭氧过滤膜电极为碳材料复合膜电极，所述碳材料为碳纳米管，碳材料表面含有羟基、羧基、氨基中的一种或者多种官能团；

所述有机污染物为罗丹明B、布洛芬；

所述方法包括如下步骤：

(1)打开氧气源，启动臭氧发生器，将产生的臭氧与氧气的混合气体通入臭氧溶液储备罐中，气体流量控制在0.1-10L min^-1之间，通气时间控制在15-60min之间，进水溶解性臭氧浓度控制在0.5-40mg L^-1之间;

(2)将臭氧溶液储备罐中的液体和原水储罐的液体按照比例泵送至电催化臭氧膜过滤反应器中，进水比例控制在1:1-100:1之间，调节比例使进水臭氧溶液浓度与过氧化氢产量比例控制在1:1-3:1。

(3)启动电催化臭氧膜过滤反应器，控制膜过滤通量在50–150L m^-2h^-1之间；电压在1-10V之间；

所述电催化臭氧过滤膜电极由碳纳米材料导电层和基底膜构成，其制备方法是首先配置分散均匀的碳纳米管分散液，然后以真空抽滤或加压过滤的方式将其负载在基底膜表面；或者把碳纤维布或碳纸压合在基底膜表面制成；

待处理的原水中还含有电解质，所述电解质为硫酸钠或氯化钠，浓度为0.1-600mM，待处理的原水pH为4-10。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，臭氧发生器通过气体流量阀、气体流量计与臭氧溶液储备罐连接，并通过过滤泵或加药泵与电催化臭氧膜过滤反应器连接；所述原水储罐通过过滤泵或加药泵与电催化臭氧膜过滤反应器连接。