[发明专利]一种抗污染碳化硅陶瓷膜的制备方法及其应用

说明书

本发明涉及无机膜领域，尤其涉及一种抗污染碳化硅陶瓷膜的制备方法及其应用。一种抗污染碳化硅陶瓷膜的制备方法，包括以下步骤：S1、载体的预处理：选取将碳化硅陶瓷片或者碳化硅陶瓷管作为载体，将载体经过无水乙醇超声震荡处理后，用去离子水清洗至中性，烘干；S2、制备负载催化剂的碳化硅陶瓷片或者碳化硅陶瓷管：用浸渍涂覆方法将Ni(NO₃)₂溶液涂覆在经过预处理后的载体上，干燥后焙烧，得到负载氧化镍催化剂的碳化硅陶瓷片或者碳化硅陶瓷管；S3、通气反应：将S2得到的碳化硅陶瓷片或者碳化硅陶瓷管置于石英反应管中，通入氮气和氩气后，在载气条件下通入三氯甲基硅烷液体进行沉积反应，待反应完毕后，即可得到抗污染碳化硅陶瓷膜。

技术领域

本发明涉及无机膜领域，尤其涉及一种抗污染碳化硅陶瓷膜的制备方法及其应用。

背景技术

随着水污染问题的日趋严峻，膜分离技术在废水处理中的应用已被证明是一种有效的方法。膜分离技术的共同优点是能耗低、分离效率高、操作方便、过程简单、无污染，因而该工艺的研究与应用得到了广泛关注。然而膜分离过程中发生的膜污染现象是制约该工艺发展的瓶颈。具有催化降解有机物及分离功能的催化分离膜的开发备受关注，依靠催化膜与光催化耦合可同时实现水中污染的去除及减缓膜污染的目的。催化分离膜不但具有膜分离功能，同时兼备催化活性，有望解决膜分离过程中发生的膜污染行为，同时强化污染物的去除效率。

TiO₂粉体作为传统且常用的异相催化材料，但TiO₂是两性氧化物，在强酸强碱体系中容易被腐蚀、性能不稳定。目前我国，还没有成熟的TiO₂光催化功能膜分离技术应用于工程实践中。高性能膜材料的开发受到了全球范围的高度重视。已被我国列入“加快培育和发展的战略性新兴产业”与“优先发展的高技术产业化重点领域”。

碳化硅(SiC)在pH0-14范围内表现为化学惰性，与氧化物陶瓷膜，如TiO₂膜相比，SiC陶瓷膜具有明显的耐强酸强碱优势，且SiC作为第三代宽禁带半导体，是一种重要的半导体催化剂材料。由于量子限阈效应，相比于块体β-SiC材料的带隙2.24ev，β-SiC纳米线具有更为理想的带隙(Eg＝2.5eV)，且具有更强的紫外吸收能力。但碳化硅陶瓷膜由载体、过渡层和活性分离层构成，其传统的制备方法如溶胶凝胶法，大多以粒径递减的粉体、采用重复多次的“成型-烧结”循环工艺，以形成孔径渐小、逐层递变的微结构，制备过程复杂、工序繁琐和条件苛刻导致能耗和成本较高，难以实现可控性规模制备，且制备的膜层与基体的结合力较弱，在使用的过程中膜层容易脱落。

发明内容

本发明的目的在于提供一种不但具有膜分离功能，同时兼备催化活性，有望解决膜分离过程中发生的膜污染行为的抗污染碳化硅陶瓷膜。

一种抗污染碳化硅陶瓷膜的制备方法，包括以下步骤：

S1、载体的预处理：选取碳化硅陶瓷片或者碳化硅陶瓷管作为载体，将载体经过无水乙醇超声震荡处理后，用去离子水清洗至中性，烘干；

S2、制备负载催化剂的碳化硅陶瓷片或者碳化硅陶瓷管：用浸渍涂覆方法将Ni(NO₃)₂溶液涂覆在经过预处理后的载体上，干燥后焙烧，得到负载氧化镍催化剂的碳化硅陶瓷片或者碳化硅陶瓷管；

S3、通气反应：将S2得到的碳化硅陶瓷片或者碳化硅陶瓷管置于石英反应管中，向石英反应管中依次通入氮气和氩气一段时间后，在载气条件下通入三氯甲基硅烷液体进行沉积反应，待反应完毕后，即可得到抗污染碳化硅陶瓷膜。

进一步地，S1中无水乙醇超声震荡处理时间为1h，烘干温度为100℃，烘干时间为2h。

进一步地，S2中Ni(NO₃)₂溶液为质量浓度为10～30％的溶液。