[发明专利]一种可见光催化正渗透膜组件

说明书

一种可见光催化正渗透膜组件，属于膜分离、光催化材料和污水处理技术领域。本发明的光催化正渗透分离膜水处理装置包括第一层侧壁有进液口的原水储存室，其上端设置有透光的石英玻璃，玻璃上方中心处有由隔板固定的可见光灯，下端设置有膜过滤单元、汲取剂罐及内部设置有温度控制系统。第二层为净水储存室由汲取剂自动补充装置和出液口等组成。本发明装置将光催化技术和正渗透膜分离技术结合在同一装置并应用，利用可见光灯后去污和杀菌的效果均显著提高，避免或减少了膜污染，同时减少设备的制作成本和占地面积。

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，尤其是在可见光的催化作用下正渗透分离膜的水处理净化装置。

背景技术

光催化是近几年来国内外研究的热点，如果净水装置能合理利用可见光源将其应用到净水装置中既不需消耗能量也不会产生二次污染。创造光的潜在价值，利用可见光降解水中的污染物是最有前景的技术之一，因此光催化技术对水净化的应用受到更多关注。

正渗透(ForwardOsmosis,FO)是一种利用膜两侧溶液的渗透压差，在常温常压下驱动水分子从低渗透压的原料液一侧通过选择性渗透膜流向高渗透压的驱动液一侧，自发地实现水传递过程。随着渗透作用，驱动液被透过水不断稀释，而原料液被不断浓缩。不同于利用外加高压驱动的膜分离法，正渗透技术具有低能耗、较轻膜污染、结构简单、操作方便、设备成本低等显著优势。此外，还具备渗透水质好，水回收率高，驱动剂可回收，无浓盐水排放等特点。因此，正渗透在废水处理、海水及苦咸水脱盐、污泥消化液与垃圾渗滤液处理、食品浓缩和药物释放以及远征探险、野外应急救援等诸多领域具有良好的应用潜力。

传统水处理设备是将光催化和正渗透膜分离技术分别分开对水进行处理。本装置将光催化技术与正渗透技术结合并将两者优点集于一身提高水的净化效率，以期将光催化与正渗透合并为一个单元设计新型污水处理装置。

发明内容

针对现有水处理技术的缺陷，本发明在于提供一种水处理效率高的可见光催化正渗透膜组件，结构简单，净水效果好，将光催化与正渗透膜分离技术结合进行应用有广阔的前景。

本装置解决其技术问题所采用的技术方案是：一种净化水的可见光催化正渗透膜组件包括的第一层为侧壁有进液口的原水储存室，上端设置有透光的石英玻璃，玻璃上方中心处有由隔板固定的可见光灯，下端设置有膜过滤单元、汲取剂罐及内部设置有温度控制系统。第二层为净水储存室由汲取剂自动补充装置和出液口等组成。

优选的：N-TiO₂/RGO/PVDF新型光催化复合膜具有膜分离-光催化同步进行、污染物原位分解和抗膜污染能力较强等显著特点。降解原理是在太阳光的作用下，激发其价带上的电子(e^-)跃迁到导带，在价带上产生相应的空穴(h⁺)；光生空穴与光催化材料表面的水反应，生成羟基自由基，而光生电子与光催化剂表面的氧反应，生成超氧负离子。羟基自由基和超氧负离子具有较强的氧化还原电位，可将大部分有机物氧化分解成无害的CO₂和H₂O。

优选的：通过真空抽滤法制备的N-TiO₂/RGO/PVDF复合膜的表面形貌，光催化剂在PVDF膜表面负载的更加均匀，团聚现象减少。光催化剂流失少，基本上都负载在膜表面，且通过真空抽滤法制备的复合膜有高压氮气的固定，光催化剂在膜表面负载的更加牢靠，不易脱落。

优选的：光催化技术与正渗透膜分离技术的协同作用。对于光催化而言，废水中的污染物富集在膜表面，增加了污染物的浓度和停留时间，加强了光催化反应过程中所需要的界面反应，因而提高了光催化降解效率；对于膜分离，催化剂的负载增加了膜的亲水性能和抗污染性能，膜表面的有机污染物通过光催化作用得以降解，减轻了膜孔被堵塞的问题，有效缓解了膜污染，膜的使用周期得以增加。