一种CuFeS2改性催化陶瓷膜及其制备方法和应用与流程

本发明属于陶瓷膜制备，具体涉及一种cufes2改性催化陶瓷膜及其制备方法和应用。

背景技术：

1、工业的发展使人类社会的生活更加便利，但也造成了许多环境问题。其中，水污染问题在世界上很多地区尤为突出。在饮用水中已经发现了种类众多的对人体有毒害的微量有机污染物，如农药、抗生素、染料等，这些有机污染物大多难生物降解。

2、在过去的几十年里，膜技术已经被广泛用于饮用水和污水的处理。与聚合物膜相比，陶瓷膜具有优异的热、化学和机械稳定性。然而，陶瓷膜对小分子污染物的截留率低，且存在膜污染的问题，限制了其应用。近年来，陶瓷膜与高级氧化技术相结合是解决上述问题的有效手段，将催化剂固定在膜表面，构建催化膜，可实现催化剂的可持续利用。到目前为止，不同的催化膜系统已经得到很好的发展，如光催化和电催化系统。催化膜工艺已被证明在水处理方面很有前途，因为膜分离和催化氧化功能可以在单一过滤工艺中同时实现。然而，无论是光催化膜系统还是电催化膜系统，都依赖于外部能量的输入，需要复杂的反应器设计。催化膜非均相催化过硫酸盐氧化技术是近年来水处理领域的热点，其操作简单，反应效率高。

3、在催化膜非均相催化过硫酸盐氧化体系中，催化膜研究目前主要集中在金属氧化物作为催化剂负载陶瓷膜，催化剂通过掺杂烧结或表面涂覆的方式与陶瓷膜结合，催化膜表面暴露的活性位点往往较少，存在金属离子溶出的问题，导致有机物的矿化或降解效果不理想。

技术实现思路

1、因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中催化剂在陶瓷膜表面分布不均匀，催化活性位点较少，以及如何提高过硫酸盐利用率等缺陷，从而提供了一种cufes2改性催化陶瓷膜及其制备方法和应用。

2、为此，本发明提供了以下技术方案。

3、本发明提供了一种cufes2改性催化陶瓷膜的制备方法，包括以下步骤：

4、(1)氯化亚铜、氯化铁和络合剂混合，得到第一溶液；

5、(2)在第一溶液中加入硫脲，搅拌，得到第二溶液；

6、(3)将陶瓷膜浸渍在第二溶液中，水热反应。

7、所述水热反应的温度为160-200℃，时间为12-24h。

8、所述氯化亚铜、氯化铁和络合剂的摩尔比为(0.8-1.1):(0.8-1.1):(1-3)。

9、进一步地，第一溶液中氯化亚铜的摩尔浓度为5-15mmol/l。

10、进一步地，硫脲与氯化亚铜的摩尔比为(2-4):1。

11、所述络合剂为柠檬酸、柠檬酸钠、edta和三聚磷酸的至少一种。

12、所述搅拌的转速为200-400r/min，时间为30-60min。

13、陶瓷膜为多孔陶瓷膜。

14、本发明提供了一种上述制备方法制得的cufes2改性催化陶瓷膜。

15、此外，本发明还提供了上述制备方法制得的cufes2改性催化陶瓷膜或上述cufes2改性催化陶瓷膜在污水处理中的应用。

16、本发明技术方案，具有如下优点：

17、1.本发明提供的cufes2改性催化陶瓷膜的制备方法，该方法包括以下步骤：

18、(1)氯化亚铜、氯化铁和络合剂混合，得到第一溶液；(2)在第一溶液中加入硫脲，搅拌，得到第二溶液；(3)将陶瓷膜浸渍在第二溶液中，水热反应。该方法制得的cufes2改性催化陶瓷膜具有制备方法简单、原料来源广、稳定性好、催化活性高等优点，cufes2在陶瓷膜表面分布均匀，催化活性位点多，其与过硫酸盐配合使用用于污水处理时，可以构建硫酸根自由基高级氧化和陶瓷膜过滤耦合体系，同时发挥分离和氧化降解功能，避免二次污染，能够彻底解决污染问题，还克服了单独高级氧化法催化剂难以回收、处理效率低等缺点，进一步地，该方法制得的cufes2改性催化陶瓷膜上的催化剂不会出现流失严重、分离困难等问题，易重复利用，处理效率高，具有很好的应用前景。

19、更进一步地，本发明制得的cufes2改性催化陶瓷膜中催化膜的均一性好、孔径均匀，在处理污水过程中不易发生堵塞等问题。

20、本发明采用水热法在陶瓷膜表面及内部孔壁上原位合成cufes2催化剂，该催化剂在陶瓷膜表面及内壁孔道中分布均匀，有效地避免了金属的团聚，克服了现有技术在制备催化剂时采用煅烧等工艺导致催化剂不能在陶瓷膜表面形成均一的催化膜，金属离子易溶出等缺陷，本发明提供的cufes2改性催化陶瓷膜可以有效去除废水中的有机物和悬浮物等污染物。此外，水热反应过程中，在陶瓷膜上原位生长的cufes2具有优良的可逆氧化还原特性，这使其具有良好的连续活化pms的能力，并产生大量活性氧化物，包括羟基自由基、超氧自由基和so4-等，非常有益于复杂有机污染物的降解。此外，膜过滤过程中的强制传质过程也增强了污染物的去除效果。

21、2.本发明提供的cufes2改性催化陶瓷膜的制备方法，通过控制水热反应的温度、原料的用量可以进一步提高催化剂在陶瓷膜表面的分布均匀性，提高催化活性位点。

技术特征：

1.一种cufes2改性催化陶瓷膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述水热反应的温度为160-200℃，时间为12-24h。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述氯化亚铜、氯化铁和络合剂的摩尔比为(0.8-1.1):(0.8-1.1):(1-3)。

4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述第一溶液中氯化亚铜的摩尔浓度为5-15mmol/l。

5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述硫脲与氯化亚铜的摩尔比为(2-4):1。

6.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述络合剂为柠檬酸、柠檬酸钠、edta和三聚磷酸的至少一种。

7.根据权利要求1-6任一项所述的制备方法，其特征在于，所述搅拌的转速为200-400r/min，时间为30-60min。

8.根据权利要求1-7任一项所述的制备方法，其特征在于，所述陶瓷膜为多孔陶瓷膜。

9.权利要求1-8任一项所述制备方法制得的cufes2改性催化陶瓷膜。

10.权利要求1-8任一项所述制备方法制得的cufes2改性催化陶瓷膜或权利要求9所述的cufes2改性催化陶瓷膜在污水处理中的应用。

技术总结
本发明属于陶瓷膜制备技术领域，具体涉及一种CuFeS<subgt;2</subgt;改性催化陶瓷膜及其制备方法和应用。该方法包括以下步骤：(1)氯化亚铜、氯化铁和络合剂混合，得到第一溶液；(2)在第一溶液中加入硫脲，搅拌，得到第二溶液；(3)将陶瓷膜浸渍在第二溶液中，水热反应。该方法制得的CuFeS<subgt;2</subgt;改性催化陶瓷膜具有制备方法简单、原料来源广、稳定性好、催化活性高等优点，CuFeS<subgt;2</subgt;在陶瓷膜表面分布均匀，催化活性位点多，其与过硫酸盐配合使用用于污水处理时，可以构建硫酸根自由基高级氧化和陶瓷膜过滤耦合体系，同时发挥分离和氧化降解功能，避免二次污染，能够彻底解决污染问题，还克服了单独高级氧化法催化剂难以回收、处理效率低等缺点。

技术研发人员：李倩,颜俊,梁涛,颜安,郭磊,张宸,白璐
受保护的技术使用者：中国长江三峡集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13