近几十年来,膜分离技术由于其环保且处理能力强的优势在水处理过程中广泛运用,其中,新型膜材料特别是功能化复合膜材料已成为研究热点。氧化锰(Mn O2、Mn3O4)作为重要的过渡金属氧化物,兼具吸附、氧化和催化的性能,在水处理应用中具有广阔的前景。本文结合两者的特点制备出催化功能化的复合膜材料。主要以聚四氟乙烯中空纤维膜(PTFE HFM)为基膜,在基膜膜孔中原位合成氧化锰,得到一种新型的具备催化功能的复合膜。该复合膜在废水处理过程中兼具富集和催化降解污染物的功能,本文将通过对酚类物质的处理,探讨该复合膜的催化降解效果。具体内容如下:1.探索出一种在温和条件下用简单工艺在中空纤维膜膜孔内原位反应合成氧化锰的实验方案。首先采用水热法以Mn SO4·H2O、Na OH、H2O2和KMn O4、Mn SO4·H2O为原料分别制备出Mn3O4和Mn O2,然后参考水热法合成条件将原料反复注入基膜微孔内并通过热处理制备出Mn3O4/PTFE和Mn O2/PTFE中空纤维复合膜。扫描电镜、X射线能谱仪和热重分析等测试结果显示,基膜微孔中存在形貌各异的氧化锰。通过纯水通量测试表明,制备的氧化锰/PTFE中空纤维复合膜与基膜相比,通量明显降低,这说明由于微孔中原位合成的氧化锰减小了微孔尺寸,从而降低了通量。2.为了探究催化功能化复合膜的催化降解性能,本文通过在苯酚溶液中添加氧化剂双氧水(H2O2)或过一硫酸氢钾复合盐(PMS),使Mn3O4和Mn O2催化H2O2或PMS分别产生HO?,HOO?,O2?–或SO4–?,这些自由基具有强氧化能力可将苯酚降解。当添加一定浓度的PMS后,Mn O2/PTFE中空纤维膜和Mn3O4/PTFE中空纤维膜降解苯酚效率分别可达到70%和37%;当添加一定浓度的H2O2后,两种复合膜的催化降解苯酚效果分别可达到50%和35%。其中Mn O2/PTFE中空纤维膜在不添加氧化剂的条件下可直接降解对氨基苯酚为无害化小分子物质如草酸和对苯醌等物质。此外,弱酸环境下、膜通量越小或酚类物质的初始浓度越低,越有利于提高氧化锰/PTFE中空纤维膜对苯酚的催化降解性能。3.为了提高MnO2/PTFE中空纤维膜降解有机物的能力,通过界面聚合的方式在PTFE中空纤维膜的外表面合成一层致密的聚酰胺膜,然后在上述界面聚合后的基膜微孔内反复注射原位合成Mn O2得到催化功能化复合膜。并通过热重分析仪结果表明通过界面聚合后,基膜微孔中Mn O2含量由8.78%增加到16.65%,显著增加了催化剂在膜孔里的含量。同时大大降低了复合膜的水通量,这有利于催化剂跟污染物的充分反应,从而进一步提高该复合膜的催化效率。对苯酚的催化结果表明,其催化降解效率由原来的60%左右提高到80%以上。