氧化錳-PTFE中空纖維復(fù)合膜的制備和催化性能.pdf

1、近幾十年來，膜分離技術(shù)由于其環(huán)保且處理能力強(qiáng)的優(yōu)勢在水處理過程中廣泛運(yùn)用，其中，新型膜材料特別是功能化復(fù)合膜材料已成為研究熱點(diǎn)。氧化錳（MnO2、Mn3O4）作為重要的過渡金屬氧化物，兼具吸附、氧化和催化的性能，在水處理應(yīng)用中具有廣闊的前景。本文結(jié)合兩者的特點(diǎn)制備出催化功能化的復(fù)合膜材料。主要以聚四氟乙烯中空纖維膜(PTFE HFM)為基膜，在基膜膜孔中原位合成氧化錳，得到一種新型的具備催化功能的復(fù)合膜。該復(fù)合膜在廢水處理過程中兼具富集

2、和催化降解污染物的功能，本文將通過對酚類物質(zhì)的處理，探討該復(fù)合膜的催化降解效果。具體內(nèi)容如下：
　　1.探索出一種在溫和條件下用簡單工藝在中空纖維膜膜孔內(nèi)原位反應(yīng)合成氧化錳的實驗方案。首先采用水熱法以MnSO4·H2O、NaOH、H2O2和KMnO4、MnSO4·H2O為原料分別制備出Mn3O4和MnO2，然后參考水熱法合成條件將原料反復(fù)注入基膜微孔內(nèi)并通過熱處理制備出Mn3O4/PTFE和MnO2/PTFE中空纖維復(fù)合膜。掃描電

3、鏡、X射線能譜儀和熱重分析等測試結(jié)果顯示，基膜微孔中存在形貌各異的氧化錳。通過純水通量測試表明，制備的氧化錳/PTFE中空纖維復(fù)合膜與基膜相比，通量明顯降低，這說明由于微孔中原位合成的氧化錳減小了微孔尺寸，從而降低了通量。
　　2.為了探究催化功能化復(fù)合膜的催化降解性能，本文通過在苯酚溶液中添加氧化劑雙氧水（H2O2）或過一硫酸氫鉀復(fù)合鹽（PMS），使Mn3O4和MnO2催化H2O2或PMS分別產(chǎn)生HO，HOO，O2–或SO4–，

4、這些自由基具有強(qiáng)氧化能力可將苯酚降解。當(dāng)添加一定濃度的PMS后，MnO2/PTFE中空纖維膜和Mn3O4/PTFE中空纖維膜降解苯酚效率分別可達(dá)到70％和37%；當(dāng)添加一定濃度的H2O2后，兩種復(fù)合膜的催化降解苯酚效果分別可達(dá)到50%和35%。其中MnO2/PTFE中空纖維膜在不添加氧化劑的條件下可直接降解對氨基苯酚為無害化小分子物質(zhì)如草酸和對苯醌等物質(zhì)。此外，弱酸環(huán)境下、膜通量越小或酚類物質(zhì)的初始濃度越低，越有利于提高氧化錳/PTFE

5、中空纖維膜對苯酚的催化降解性能。
　　3.為了提高M(jìn)nO2/PTFE中空纖維膜降解有機(jī)物的能力，通過界面聚合的方式在PTFE中空纖維膜的外表面合成一層致密的聚酰胺膜，然后在上述界面聚合后的基膜微孔內(nèi)反復(fù)注射原位合成MnO2得到催化功能化復(fù)合膜。并通過熱重分析儀結(jié)果表明通過界面聚合后，基膜微孔中MnO2含量由8.78%增加到16.65%，顯著增加了催化劑在膜孔里的含量。同時大大降低了復(fù)合膜的水通量，這有利于催化劑跟污染物的充分反應(yīng)，