本发明涉及一种压电sic陶瓷膜及其应用，具体涉及一种具有原位自清洁功能的压电sic陶瓷膜及其在油水分离中的应用，属于压电sic陶瓷膜。
背景技术：
1、工业的进步不仅促使能源需求急剧增长，同时也导致大量含油废水的排放。因难以分离且对环境有害，含油废水除油一直是世界范围内极为关注的问题。含油废水中的油滴根据油滴直径可分为游离油(>150 μm)、分散油(20 ~ 150 μm)、乳化油(<20 μm)。传统的含油废水除油方法主要有混凝法、重力分离法、臭氧氧化法等，但是这些除油方法还不能够有效分离含油废水中的乳化油。
2、膜分离技术是一种利用膜的选择性，并施加一定压力将料液中不同的组分分离、浓缩、提纯以及净化的新型技术。近年来，膜分离技术已成为除去含油废水中乳化油的高效有效方法。滤膜作为膜分离技术的核心，滤膜自身的性能对膜分离的效果具有重要影响。
3、sic陶瓷膜具有优异的化学稳定性和热稳定性，并且能耗低，去除效率高，目前广泛应用于油水分离领域。然而，目前主流的油水分离膜技术是基于尺寸筛分的原理，在没有破乳的情况下，不可避免地会在膜表面产生油滴积聚，从而导致油水分离过程中产生膜污染，导致在油水分离过程中需要停工并采用化学清洗试剂对被污染的膜进行清洗处理，严重影响油水分离效率。因此，解决此类膜污染问题对提高油水分离效率至关重要。有研究报道，在膜表面构建特殊的润湿性，例如，在膜表面构建超亲水性表面，可以减少污染物粘附到膜上的倾向。因此，对sic陶瓷膜的表面进行静态改性，是目前常用的减少膜污染的方法。
4、专利cn114315363b中公开了一种一步调控碳化硅膜孔结构和表面性质的方法。该专利首先将sic粉体与烧结助剂充分混合，然后通过控制成型压力和烧结条件协同调控sic膜的孔结构和表面润湿性。该专利制备的sic膜虽然具有高抗弯曲强度和纯水渗透性能，在油水分离和乳液制备领域具有广泛的应用前景，但是该专利的sic膜用于油水分离时，在没有破乳的情况下，依旧不可避免地会在膜表面产生集中的油滴，依旧会产生严重的膜污染问题。
5、专利cn113926321a中公开了一种抗污染陶瓷膜的制备方法及其用途。该专利是以氧化铝粉体为原料制备多孔结构的陶瓷支撑体；将氯化铁加入100 ℃水中加热制备氢氧化铁溶胶，冷却后将氢氧化铁溶胶与300 nm氧化铝制膜液混合；在陶瓷支撑体表面涂覆制膜液，然后经晾干、烘干、煅烧，自然降温制备成非对称结构膜。该专利是通过在膜表面构建超亲水性表面涂层，虽然可以有效提升分离膜的亲水性，从而减少污染物粘附或吸附到膜上的倾向，但是该专利只能降低膜的结垢率，最终膜仍会被污染。
6、专利cn115672060a中公开了一种具有超浸润表面催化陶瓷膜的制备方法及其在含油乳化液废水中的应用。该专利所制备的陶瓷膜表面负载有纳米级fe3o4，兼具超浸润表面和类芬顿催化效果，具有良好的油水分离性能的同时，还具有良好的抗污染、自清洁性能。但是该专利将具有催化活性的过渡金属氧化物掺杂到膜分离层中，不仅在高温制备过程中有熔出物渗出，还使膜材料表面产生大量的缺陷，严重影响膜的过滤性能。
7、专利cn115121232b中公开了一种二氧化钛自清洁膜及其制备方法与应用。该专利首先使用茶多酚6-乙酰胺基-β-环糊精对聚合物微孔膜进行胺基和空位种子相位点的改性，然后通过溶液-凝胶法实现钛酸四丁酯在微孔膜表面的原位矿化和空位原位络合，制备出用于高效吸附锑的结构稳定纳米二氧化钛复合自清洁膜。该专利中的二氧化钛自清洁膜虽然可以有效去除废水中的腐殖酸和sb3+，并且还具有自清洁功能，但是二氧化钛自清洁膜中的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，导致二氧化钛自清洁膜在工程实践中仍然受到限制。
8、专利cn113842784a中公开了一种抗污染碳化硅陶瓷膜的制备方法及其应用。该专利以碳化硅陶瓷片或碳化硅陶瓷管为载体，通过化学气相沉积(cvd)方法在载体上直接原位合成一层碳化硅纳米线膜，有效提高碳化硅纳米线与载体间的结合强度。该专利虽然通过将碳化硅纳米线作为功能层材料所形成的网状结构具有交错的孔隙以提升材料的抗污染性能，从而在一定程度上可以减少污染物在膜表面的粘附或吸附，但是该专利中的改性只能够降低膜的污垢率，最终仍然会产生膜污染问题。
9、综上可见，对sic陶瓷膜的表面进行静态改性的方法还无法有效解决膜污染的问题。因此有研究者提出对乳化油进行破乳以降低膜污染。电化学破乳是一种常见的乳化油破乳手段。电化学破乳是指在高电场驱动下，稳定的表面带电油滴发生不均匀极化和油滴变形，导致中间液膜有效变薄和破裂。电响应膜材料通常使用外部刺激响应材料作为表面涂层或膜，可以对膜表面的电场进行现场实时改性，从而实现破乳。因此，目前有将电响应膜材料用于油/水分离或乳剂破乳的相关报道。
10、专利cn106853340b中公开了一种以压电材料为支撑体的非对称结构原位超声抗污染膜及其制备方法。该专利以压电陶瓷粉体为原料制备多孔结构的陶瓷支撑体，并在其表面制备多孔无机分离层，将湿膜晾干、烘干、煅烧，自然降温制备非对称膜结构，再通过高压极化得到非堆成结构的原位超声抗污染膜。该专利制得的抗污染膜用于油水分离时，可以产生机械振动，利用机械振动减缓膜表面污染物的堆积，从而起到抗污染作用。但是该专利制得的抗污染膜在使用的时候需要配备额外的外部电源，抗污染膜在外部电源的刺激下才能原位产生超声振动，将电能转化为机械能，从而抑制膜污染，这不仅额外增加了不必要的电源能耗，增加了油水分离系统的复杂性，还导致了油水分离过程安全性较差。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的是提供一种具有原位自清洁功能的压电sic陶瓷膜及其在油水分离中的应用。
2、为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
3、一种具有原位自清洁功能的压电sic陶瓷膜，是以sic陶瓷膜为基膜，由基膜及负载于基膜上的uio-66-nh2(hf)组成。
4、一种实施方案，所述的压电sic陶瓷膜中，uio-66-nh2(hf)的负载量为65.12～86.15 g/m2。
5、一种实施方案，所述的基膜是经羟基官能团修饰的sic陶瓷膜，所述的经羟基官能团修饰的sic陶瓷膜是由干净的sic陶瓷膜片依次经过氧化处理和酸化处理而得。
6、一种优选方案，所述的经羟基官能团修饰的sic陶瓷膜的制备，包括如下操作：
7、先将sic陶瓷膜片清洗、干燥，得到干净的sic陶瓷膜片；然后将干净的sic陶瓷膜片在空气或氧气氛中进行氧化处理，得到微氧化膜片；再将微氧化膜片置于强酸性溶液中进行酸化处理，最后取出膜片，清洗、干燥，得到经羟基官能团修饰的sic陶瓷膜。
8、一种优选方案，所述的氧化处理是指将干净的sic陶瓷膜片置于马弗炉中，在空气或氧气氛下、于900℃～1200℃进行氧化处理60～150分钟，即得到所述的微氧化膜片。
9、一种优选方案，所述的酸性处理是指将微氧化膜片置于强酸性溶液中浸泡20～30小时，取出膜片，用去离子水清洗膜片至中性，干燥，得到所述的经羟基官能团修饰的sic陶瓷膜，其中，强酸性溶液是浓盐酸：浓硝酸的体积比为（8～12）:1的混合溶液。
10、一种实施方案，所述的压电sic陶瓷膜是将基膜和晶体生长液进行水热反应，通过水热法将uio-66-nh2(hf)负载在基膜上而得。
11、一种优选方案，通过水热法将uio-66-nh2(hf)负载在基膜上得到压电sic陶瓷膜，包括如下操作：
12、a)将氯化铪：2-氨基对苯二甲酸：n,n-二甲基甲酰胺：水：醋酸=1:1:500:10:1配制为初次晶体生长液，将基膜置于初次晶体生长液中，在110℃～130℃下反应12～24小时，反应结束后，将膜片取出，清洗、干燥，得到初次负载膜片；
13、b)将氯化铪：2-氨基对苯二甲酸：n,n-二甲基甲酰胺：水：醋酸按照摩尔比(1～2):(1～2):500:10:1配制为二次晶体生长液，将制得的初次负载膜片置于二次晶体生长液中，在110℃～130℃下反应20～30小时，反应结束后，将膜片取出，清洗、干燥，得到所述的具有原位自清洁功能的压电sic陶瓷膜。
14、一种优选方案，步骤a)中，反应结束后，将膜片取出，先用n, n-二甲基甲酰胺溶液清洗，再用无水乙醇清洗干净，然后在60℃～100℃下真空干燥，得到所述的初次负载膜片。
15、一种优选方案，步骤b)中，反应结束后，将膜片取出，先将膜片置于n, n-二甲基甲酰胺：浓盐酸的体积比为（30～50）:1的混合溶液中，在60℃～100℃下浸泡8～12小时后取出，随后用乙醇溶液对膜片进行浸泡清洗，最后在60℃～100℃下真空干燥，得到所述的具有原位自清洁功能的压电sic陶瓷膜。
16、一种具有原位自清洁功能的压电sic陶瓷膜在油水分离中的应用，包括如下操作：
17、将压电sic陶瓷膜作为滤膜置于滤池中；将初始浊度为c0的含有乳化油的含油废水通入滤池中，含油废水通入滤池的过程中，是先在1～3秒内将含油废水的液压从0 bar快速升至2 bar，随后液压在2 bar保持50～70秒，然后在1～3秒内使液压重新回到0 bar，如此，按照升压、保压、降压的模式进行周期性循环；通过滤膜对含油废水进行过滤，通过浊度仪对得到的滤液进行浊度检测，得到含油废水膜分离后的浊度c1；依据公式r＝((c0－c1)/c0)×100％计算得到滤膜对含油废水的截留率r。
18、与现有技术相比，本发明具有如下显著性有益效果：
19、本发明提供的的压电sic陶瓷膜，具有优异的膜分离性能和自清洁能力，用于油水分离时，不仅可以有效除去含油废水中的乳化油，还可以将水力脉冲压力转化为电活性，在油水分离过程中，无需外接电源，仅需通过周期性变换含油废水的液压，即可对膜表面的油滴进行破乳并防止油滴在膜表面积聚，起到抗污染作用，实现了膜的原位自清洁，无需外接抗污染设备与化学清洗试剂，可在不停工、不影响生产的条件下，长效预防与控制膜污染；此外，本发明的压电sic陶瓷膜，是将uio-66-nh2(hf)负载在sic陶瓷膜上，整体绿色环保、易降解，不会对环境造成二次污染。
1.一种具有原位自清洁功能的压电sic陶瓷膜，其特征在于：是以sic陶瓷膜为基膜，由基膜及负载于基膜上的uio-66-nh2(hf)组成。
2.根据权利要求1所述的具有原位自清洁功能的压电sic陶瓷膜，其特征在于：所述的压电sic陶瓷膜中，uio-66-nh2(hf)的负载量为65.12～86.15 g/m2。
3.根据权利要求1所述的具有原位自清洁功能的压电sic陶瓷膜，其特征在于：所述的基膜是经羟基官能团修饰的sic陶瓷膜，所述的经羟基官能团修饰的sic陶瓷膜是由干净的sic陶瓷膜片依次经过氧化处理和酸化处理而得。
4.根据权利要求3所述的具有原位自清洁功能的压电sic陶瓷膜，其特征在于：所述的经羟基官能团修饰的sic陶瓷膜的制备，包括如下操作：
5.根据权利要求4所述的具有原位自清洁功能的压电sic陶瓷膜，其特征在于：所述的氧化处理是指将干净的sic陶瓷膜片置于马弗炉中，在空气或氧气氛下、于900℃～1200℃进行氧化处理60～150分钟，即得到所述的微氧化膜片。
6.根据权利要求4所述的具有原位自清洁功能的压电sic陶瓷膜，其特征在于：所述的酸性处理是指将微氧化膜片置于强酸性溶液中浸泡20～30小时，取出膜片，用去离子水清洗膜片至中性，干燥，得到所述的经羟基官能团修饰的sic陶瓷膜，其中，强酸性溶液是浓盐酸：浓硝酸的体积比为（8～12）:1的混合溶液。
7.根据权利要求1所述的具有原位自清洁功能的压电sic陶瓷膜，其特征在于：所述的压电sic陶瓷膜是将基膜和晶体生长液进行水热反应，通过水热法将uio-66-nh2(hf)负载在基膜上而得。
8.根据权利要求7所述的具有原位自清洁功能的压电sic陶瓷膜，其特征在于：通过水热法将uio-66-nh2(hf)负载在基膜上得到压电sic陶瓷膜，包括如下操作：
9.根据权利要求8所述的具有原位自清洁功能的压电sic陶瓷膜，其特征在于：步骤a)中，反应结束后，将膜片取出，先用n, n-二甲基甲酰胺溶液清洗，再用无水乙醇清洗干净，然后在60℃～100℃下真空干燥，得到所述的初次负载膜片；步骤b)中，反应结束后，将膜片取出，先将膜片置于n, n-二甲基甲酰胺：浓盐酸的体积比为（30～50）:1的混合溶液中，在60℃～100℃下浸泡8～12小时后取出，随后用乙醇溶液对膜片进行浸泡清洗，最后在60℃～100℃下真空干燥，得到所述的具有原位自清洁功能的压电sic陶瓷膜。
10.一种如权利要求1所述的具有原位自清洁功能的压电sic陶瓷膜在油水分离中的应用，其特征在于，包括如下操作：
