CN106807257A - 基于金属掺杂g‑C3N4的可见光催化中空纤维超滤膜及制备方法 - Google Patents

基于金属掺杂g‑C3N4的可见光催化中空纤维超滤膜及制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106807257A
CN106807257A CN201611181727.XA CN201611181727A CN106807257A CN 106807257 A CN106807257 A CN 106807257A CN 201611181727 A CN201611181727 A CN 201611181727A CN 106807257 A CN106807257 A CN 106807257A
Authority
CN
China
Prior art keywords
visible light
doped
hollow fiber
ultrafiltration membrane
metal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201611181727.XA
Other languages
English (en)
Inventor
王秀菊
王立国
刘思全
何芳
王仲鹏
许伟颖
周凯丽
侯凯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Jinan
Original Assignee
University of Jinan
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Jinan filed Critical University of Jinan
Priority to CN201611181727.XA priority Critical patent/CN106807257A/zh
Publication of CN106807257A publication Critical patent/CN106807257A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/06—Organic material
    • B01D71/66—Polymers having sulfur in the main chain, with or without nitrogen, oxygen or carbon only
    • B01D71/68—Polysulfones; Polyethersulfones
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D67/00—Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
    • B01D67/0079—Manufacture of membranes comprising organic and inorganic components
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/02—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor characterised by their properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J27/00—Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
    • B01J27/24—Nitrogen compounds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
    • B01J35/39—Photocatalytic properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/50—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
    • B01J35/58—Fabrics or filaments
    • B01J35/59—Membranes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/30—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/30—Organic compounds
    • C02F2101/34—Organic compounds containing oxygen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/30—Organic compounds
    • C02F2101/38—Organic compounds containing nitrogen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2305/00—Use of specific compounds during water treatment
    • C02F2305/10—Photocatalysts
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/124—Water desalination
    • Y02A20/131—Reverse-osmosis
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/30—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies
    • Y02W10/37—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies using solar energy

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于金属掺杂g‑C3N4的可见光催化中空纤维超滤膜及制备方法，属于膜分离技术领域。将10.0%～25.0%(w/w)的聚砜或聚醚砜、8.0%～17.0%(w/w)的致孔剂、0.1%～2.0%(w/w)的表面活性剂、0.1%～5.0%(w/w)的金属掺杂g‑C3N4和51.0%～81.8%(w/w)的溶剂按照一定的顺序加入到溶解罐中，在35～95℃温度下搅拌溶解5～16小时至完全溶解，静置脱泡8～36小时，制成铸膜液；采用传统的干‑湿法纺丝工艺制备出可见光催化中空纤维超滤膜。本发明所制备超滤膜的纯水通量≥330L/m2·hr·0.1MPa，牛血清蛋白截留率≥90.00％，对黄腐酸的降解去除率≥65%（模拟可见光下，运行1小时），具有良好的抗污染性能和可见光催化性能。本发明产品特别适用于微污染水源水深度处理、海水淡化预处理及生物化工、医药领域废水的深度处理与回用等。

Description

基于金属掺杂g-C3N4的可见光催化中空纤维超滤膜及制备 方法
技术领域
本发明涉及一种高分子混合基质超滤膜及其制备方法，特别是涉及一种基于金属掺杂g-C3N4的可见光催化中空纤维超滤膜及制备方法。
背景技术
水资源的匮乏和日益严重的水污染已成为制约社会进步和经济发展的瓶颈，新水源开发和废污水资源化利用也成为全球普遍关注的问题。由于地球上海水资源极为丰富，且产生大量的废污水，污水资源化和海水淡化已成为解决水资源危机的战略选择。在诸多的污水资源化技术中，膜分离技术是最好的选择之一。
混合基质膜，又称杂化膜，是将有机和无机成分化学交联或微观混合形成的膜，又称“有机-无机杂化膜”，因兼具无机膜的耐腐蚀、耐热性和有机膜的高分离性和韧性等优点，成为了研究膜材料改性的热点之一。近年来，国内外学者采用共混法或溶胶凝胶法制备对紫外光响应的纳米无机材料/聚合物杂化超滤膜，使之同时具有光催化和膜分离的多功能性，有着很好的开发与应用前景；如中国专利ZL201410312781.8采用纳米无机材料与膜材料共混制备了对紫外光响应的超滤膜，使之在紫外光催化作用下具有对有机污染物的降解性能；鉴于紫外光的光能只占不到5%的太阳光能，严重限制了二氧化钛改性膜的实际应用。因此，通过掺杂或涂覆可见光催化剂制备可见光催化超滤膜，在提高超滤膜的抗污染性的同时，又使超滤膜具有可见光催化活性，拓展超滤膜的应用范围，是近年来超滤膜研究的热点。
中国专利CN104383821A采用氧化石墨烯负载核壳结构的磁性粒子@TiO2制备改性分离膜，认为分离膜对目标污染物牛血清蛋白表现出了良好的光催化降解性能和抗蛋白污染性能，但未在专利申请中阐明所制备膜的分离性能和可见光催化降解性能的优劣，且所述分离膜制备工艺复杂；同时，氧化石墨烯负载核壳结构的磁性粒子@TiO2制备方法复杂、成本高。中国专利CN104117291A采用TiO2/C杂化气凝胶改性制备了聚偏氟乙烯膜，所制备的膜在氙灯（可见光）照射下改性PVDF 膜对活性艳红X-3B 的降解率仅为13.96% ，而在汞灯（紫外光）照射下对活性艳红X-3B 降解率则为93.28%，可证明所制备的膜仍然是对紫外光响应的超滤膜，而不是可见光催化超滤膜。中国专利CN102989329A通过将AgNO3、TiO2共混改性制备超滤膜，事实上是主要利用了AgNO3的可见光催化活性，且降解速率较慢（专利中采用了光照10小时对亚甲基蓝的降解率进行光催化性能表征），无法制备同时用于分离和可见光催化的分离膜；中国专利CN104383820A则将Ag3PO4/TiO2复合物（Ag3PO4纳米颗粒沉积到TiO2表面）与聚偏氟乙烯材料共混改性，使改性膜具备可见光催化抗菌防污性能，主要利用沉积在TiO2表面的Ag3PO4颗粒降解分离膜应用过程中吸附的有机物，以减少膜污染，没有用于制备同时具有分离和可见光催化性能的分离膜；同时，这两个专利均没有通过协同效应以充分利用银盐和TiO2的催化性能，仅仅通过共混或沉积而利用了银盐或银盐与TiO2各自的催化活性，可见光催化效率较低。中国专利CN102895888A则先制备二氧化钛/聚偏氟乙烯膜，然后在其表面吸附、还原银离子来制备可见光响应性聚偏氟乙烯膜，所制备膜的亚甲基蓝降解率为33%～51%（可见光照射100mins）；同时，本发明需要在完成二氧化钛/聚偏氟乙烯膜制备后，再通过吸附银离子、还原银离子为银单质、真空干燥等步骤才能完成专利产品的制备，且制备过程中需要暗室、紫外照射、真空干燥等条件，工艺复杂、制备成本高，产业化难度较大。
石墨相氮化碳（g-C3N4）是一种具有层状结构的聚合物半导体，能够大幅吸收可见光，具有良好的可见光催化性能，化学稳定性高，胜任酸或碱环境，是最具应用前景的新型催化剂之一。然而单一的g-C3N4本身只能吸收少部分的可见光，对紫外光的吸收很差，因而单独的g-C3N4的光催化活性并不高，这限制了其实际运用。由于掺杂金属能有效地抑制了光生电荷的复合，因此，通过掺杂金属来充分发挥金属元素和g-C3N4的协同作用，可明显地提高掺杂改性后的g-C3N4的可见光催化活性；将金属掺杂g-C3N4与高分子材料共混进行可见光催化混合基质超滤膜的研制，对提高膜分离效率、拓宽分离膜的应用领域、减轻膜污染具有一定的意义。
由上述可知，目前国内外光催化分离膜的研究尚处于实验室探索阶段，可见光催化超滤膜的制备工艺复杂，难以实现产业化。本发明通过在g-C3N4中掺杂金属盐来充分发挥金属盐和g-C3N4的协同作用，进一步提高g-C3N4 的可见光催化活性，并采用金属掺杂g-C3N4改善高分子超滤膜的可见光催化特性，制备具有可见光催化活性的中空纤维超滤膜并实现产业化，国内至今没有看到类似的可见光催化中空纤维超滤膜产品的生产，国内外也尚未见相关文献报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于金属掺杂g-C3N4的可见光催化中空纤维超滤膜，本发明的另一个目的是提供该可见光催化中空纤维超滤膜的制备方法。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种基于金属掺杂g-C3N4的可见光催化中空纤维超滤膜，是由以下质量百分比的物质组成的：聚合物膜材料10.0%～25.0%(w/w)、致孔剂8.0%～17.0%(w/w)、表面活性剂0.1%～2.0%(w/w)、金属掺杂g-C3N4 0.1%～5.0%(w/w)、溶剂51.0%～81.8%(w/w)；
所述的聚合物膜材料为聚砜、聚醚砜的一种，含量为10.0%～25.0%(w/w)；
所述的致孔剂为聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮的一种，含量为8.0%～17.0%(w/w)；
所述的表面活性剂为非离子表面活性剂，如聚山梨酯（吐温）、脂肪酸甘油酯、脂肪酸山梨坦等的一种，含量为0.1%～2.0%(w/w)；
所述的金属掺杂g-C3N4为铬掺杂g-C3N4、铁掺杂g-C3N4、铜掺杂g-C3N4、钒掺杂g-C3N4、银掺杂g-C3N4、镉掺杂g-C3N4、锌掺杂g-C3N4、钨掺杂g-C3N4、钛掺杂g-C3N4和锡掺杂g-C3N4 等可见光催化剂的一种，含量为0.1%～5.0%(w/w)；
所述的溶剂为N,N-二甲基乙酰胺（DMAc）、N,N-二甲基甲酰胺（DMF）、N-甲基吡咯烷酮（NMP）的一种或两种混合，含量为51.0%～81.8%(w/w)。
一种基于金属掺杂g-C3N4的可见光催化中空纤维超滤膜的制备方法，包括以下步骤：
（1）将一定量的溶剂、致孔剂、表面活性剂、金属掺杂g-C3N4按照一定的比例、顺序分别加入到溶解罐中，常温下搅拌均匀；
（2）将一定量的聚合物膜材料加入到溶解罐中，在35～95℃温度下搅拌溶解5～16小时至完全溶解，配制成初始铸膜液；然后，将得到的铸膜液在搅拌溶解温度下静止放置8～36小时使其完全脱泡；
（3）采用传统的干-湿法纺丝工艺，控制铸膜液流速3.0～20.0mL/min，铸膜液温度为35～95℃，凝固浴温度为15～35℃，空气间高度为0～15cm，中空纤维膜凝固时间为0.5～5.0分钟，制备出可见光催化中空纤维超滤膜；
（4）最后，将所制备的中空纤维膜放入去离子水中浸泡、冲洗24小时，以洗净添加剂；然后放到浓度为50%的甘油溶液中处理48小时，即制备出基于金属掺杂g-C3N4的可见光催化中空纤维超滤膜。
所述的凝固浴为去离子水。
本发明提供了一种基于金属掺杂g-C3N4的可见光催化中空纤维超滤膜及制备方法，将金属掺杂g-C3N4可见光催化材料引入到聚合物中制备混合基质超滤膜，并赋予混合基质超滤膜良好的抗污染性和可见光催化降解有机污染物的性能，这是本发明的创新之处。为了检验所制备的可见光催化混合基质超滤膜的抗污染性和可见光催化性能，本发明对所制备超滤膜的阻力增大系数和接触角进行了测试，结果表明阻力增大系数和接触角都明显降低，超滤膜的抗污染性得到了较大的提高。同时，以黄腐酸为目标污染物，将所制备的可见光催化混合基质超滤膜进行可见光催化降解去除率和超滤膜通量变化测试，结果表明，所制备的超滤膜在模拟可见光下运行时表现出良好的光催化降解性能和抗污染性能，膜的通量衰减明显降低。
本发明和已有技术相比，具有如下有益的效果：
（1）本发明所提供的金属掺杂g-C3N4共混改性所制备的可见光催化中空纤维超滤膜与传统聚砜、聚醚砜超滤膜和基于g-C3N4的中空纤维超滤膜相比，其抗污染性和可见光催化活性都得到了明显的改善，可在进行膜分离的同时实现对有机污染物的催化降解。
（2）本发明所提供的金属掺杂g-C3N4共混改性制备可见光催化中空纤维超滤膜的方法，所用的设备与传统中空纤维超滤膜纺制设备一样，简单、易控，膜制备工艺简单，成膜的同时赋予所制备超滤膜可见光催化活性和抗污染性，易实现产业化。
具体实施方式：
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1：
将62.0%(w/w)的二甲基乙酰胺、15.0%(w/w)的聚乙二醇400、1.0%(w/w)的吐温-80和3.0%(w/w)的铜掺杂g-C3N4按照一定的顺序分别加入到溶解罐中，搅拌均匀；然后加入19.0%(w/w)的聚砜，在85℃温度下搅拌溶解8小时至完全溶解；然后，将得到的铸膜液在搅拌溶解温度下静止放置24小时，脱除铸膜液中残存的气泡。
控制铸膜液流速10.0mL/min，铸膜液温度为35℃，凝固浴温度为23℃，空气间高度为5cm，中空纤维膜凝固时间为1.0分钟，采用传统的干-湿法纺丝工艺制备出可见光催化中空纤维超滤膜。所制备的中空纤维超滤膜放入去离子水中浸泡、冲洗24 小时，以洗净添加剂。然后放到浓度为50%的甘油溶液中处理48小时，即制备出基于铜掺杂g-C3N4的可见光催化中空纤维超滤膜。
本实施例所制备的可见光催化中空纤维超滤膜的纯水通量为346.93L/m2·hr·0.1MPa，牛血清蛋白截留率为92.39%，阻力增大系数为1.37，动态接触角为73.2°；对黄腐酸的降解去除率由38.62%（无光照，运行1小时）提高到66. 34%（模拟可见光下，运行1小时）。
实施例2：
将铜掺杂g-C3N4含量由3.0%(w/w)降为0.1%(w/w)，二甲基乙酰胺的含量由62.0%(w/w)提高到64.9%(w/w)，其余的同实施例1。则所制备的基于铜掺杂g-C3N4的可见光催化中空纤维超滤膜的纯水通量为313.52 L/m2·hr·0.1MPa，牛血清蛋白截留率为92.62%，阻力增大系数为1.73，接触角为85.2°；对黄腐酸的降解去除率由28.03%（无光照，运行1小时）提高到40.25%（模拟可见光下，运行1小时）。
实施例3：
将铜掺杂g-C3N4含量由3.0%(w/w)提高到5.0%(w/w)，二甲基乙酰胺的含量由62.0%(w/w)降为60.0%(w/w)，其余的同实施例1。则所制备的基于铜掺杂g-C3N4的可见光催化中空纤维超滤膜的纯水通量为353.19 L/m2·hr·0.1MPa，牛血清蛋白截留率为91.75%，阻力增大系数为1.33，接触角为72.6°；对黄腐酸的降解去除率由38.97%（无光照，运行1小时）提高到68.92%（模拟可见光下，运行1小时）。
实施例4：
将金属掺杂g-C3N4由铜掺杂g-C3N4替换为铁掺杂g-C3N4，其余的同实施例1。则所制备的基于铁掺杂g-C3N4的可见光催化中空纤维超滤膜的纯水通量为334.51 L/m2·hr·0.1MPa，牛血清蛋白截留率为92.26%，阻力增大系数为1.43，接触角为74.7°；对黄腐酸的降解去除率由37.82%（无光照，运行1小时）提高到66.12%（模拟可见光下，运行1小时）。
实施例5：
将金属掺杂g-C3N4由铜掺杂g-C3N4替换为钛掺杂g-C3N4，其余的同实施例1。则所制备的基于钛掺杂g-C3N4的可见光催化中空纤维超滤膜的纯水通量为352.31 L/m2·hr·0.1MPa，牛血清蛋白截留率为92.32%，阻力增大系数为1.35，接触角为73.1°；对黄腐酸的降解去除率由38.86%（无光照，运行1小时）提高到67.63%（模拟可见光下，运行1小时）。
比较例1：
将65.0%(w/w)的二甲基乙酰胺、15.0%(w/w)的聚乙二醇400、1.0%(w/w)的吐温-80和19.0%(w/w)的聚砜按照一定的顺序分别加入到溶解罐中，在85℃温度下搅拌溶解8小时至完全溶解；然后，将得到的铸膜液在搅拌溶解温度下静止放置24小时，脱除铸膜液中残存的气泡。
控制铸膜液流速10.0mL/min，铸膜液温度为35℃，凝固浴温度为23℃，空气间高度为5cm，中空纤维超滤膜凝固时间为1.0 分钟，采用传统的干-湿法纺丝工艺制备出聚砜中空纤维超滤膜。所制备的中空纤维超滤膜放入去离子水中浸泡、冲洗24 小时，以洗净添加剂。然后放到浓度为50％的甘油溶液中处理48小时，即制备出商品化的聚砜中空纤维超滤膜。
本比较例所制备的聚砜中空纤维超滤膜的纯水通量为287.26 L/m2·hr·0.1MPa，牛血清蛋白截留率为93.46%，阻力增大系数为1.83，接触角为89.0°；对黄腐酸的降解去除率由23.96%（无光照，运行1小时）提高到24.23%（模拟可见光下，运行1小时）。
比较例2：
将62.0%(w/w)的二甲基乙酰胺、15.0%(w/w)的聚乙二醇400、1.0%(w/w)的吐温-80和3.0%(w/w)的g-C3N4按照一定的顺序分别加入到溶解罐中，搅拌均匀；然后加入19.0%(w/w)的聚砜，在85℃温度下搅拌溶解8小时至完全溶解；然后，将得到的铸膜液在搅拌溶解温度下静止放置24小时，脱除铸膜液中残存的气泡。
控制铸膜液流速10.0mL/min，铸膜液温度为35℃，凝固浴温度为23℃，空气间高度为5cm，中空纤维超滤膜凝固时间为1.0分钟，采用传统的干-湿法纺丝工艺制备出可见光催化中空纤维超滤膜。所制备的中空纤维膜放入去离子水中浸泡、冲洗24 小时，以洗净添加剂。然后放到浓度为50%的甘油溶液中处理48小时，即制备出基于g-C3N4的中空纤维超滤膜。
本比较例所制备的中空纤维超滤膜的纯水通量为303.67L/m2·hr·0.1MPa，牛血清蛋白截留率为92.51%，阻力增大系数为1.59，动态接触角为82.6°；对黄腐酸的降解去除率由32.65%（无光照，运行1小时）提高到36.31%（模拟可见光下，运行1小时）。

Claims (6)

1.一种基于金属掺杂g-C3N4的可见光催化中空纤维超滤膜，其特征在于，其铸膜液中含有金属掺杂nTiO2，并影响超滤膜的结构和性能；铸膜液由以下质量百分比的物质组成：聚合物膜材料10.0%～25.0%(w/w)、致孔剂8.0%～17.0%(w/w)、表面活性剂0.1%～2.0%(w/w)、金属掺杂g-C3N4 0.1%～5.0%(w/w)，其余为溶剂。
2. 根据权利要求1 所述的基于金属掺杂g-C3N4的可见光催化中空纤维超滤膜，其特征在于：所述的超滤膜是采用传统的相转化法即干-湿法制备的。
3. 根据权利要求1 所述的基于金属掺杂g-C3N4的可见光催化中空纤维超滤膜，其特征在于：所述的金属掺杂g-C3N4为铬掺杂g-C3N4、铁掺杂g-C3N4、铜掺杂g-C3N4、钒掺杂g-C3N4、银掺杂g-C3N4、镉掺杂g-C3N4、锌掺杂g-C3N4、钨掺杂g-C3N4、钛掺杂g-C3N4和锡掺杂g-C3N4 等可见光催化剂的一种，含量占铸膜液总重量的0.1%～5.0%(w/w)。
4.根据权利要求1所述的基于金属掺杂g-C3N4的可见光催化中空纤维超滤膜，其特征在于：所述的聚合物膜材料为聚砜、聚醚砜的一种；所述的致孔剂为聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮的一种；所述的表面活性剂为非离子表面活性剂，如聚山梨酯（吐温）、脂肪酸甘油酯、脂肪酸山梨坦等的一种；所述的溶剂为N,N-二甲基乙酰胺（DMAc）、N,N-二甲基甲酰胺（DMF）、N-甲基吡咯烷酮（NMP）的一种或两种混合。
5.一种基于金属掺杂g-C3N4的可见光催化中空纤维超滤膜的制备方法，其特征在于它包括：
步骤（1）将一定量的溶剂、致孔剂、表面活性剂和金属掺杂g-C3N4按照一定的比例、顺序分别加入到溶解罐中，常温下搅拌均匀；
步骤（2）将聚砜或聚醚砜加入到溶解罐中，在35～95℃温度下搅拌溶解5～16小时至完全溶解，静止放置脱泡8～36小时，即得到可见光催化中空纤维超滤膜铸膜液；
步骤（3）采用传统的干-湿法纺丝工艺，控制铸膜液流速3.0～20.0mL/min，铸膜液温度为35～95℃，凝固浴温度为15～35℃，空气间高度为0～15cm，中空纤维超滤膜凝固时间为0.5～5.0分钟，制备出可见光催化中空纤维超滤膜；
步骤（4）将所制备的中空纤维超滤膜放入去离子水中浸泡、冲洗24 小时，以洗净添加剂；然后放到浓度为50%的甘油溶液中处理48小时，即制备出基于金属掺杂g-C3N4的可见光催化中空纤维超滤膜。
6. 根据权利要求5 所述的基于金属掺杂g-C3N4的可见光催化中空纤维超滤膜的制备方法，其特征在于：所述的凝固浴为去离子水。
CN201611181727.XA 2016-12-20 2016-12-20 基于金属掺杂g‑C3N4的可见光催化中空纤维超滤膜及制备方法 Pending CN106807257A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611181727.XA CN106807257A (zh) 2016-12-20 2016-12-20 基于金属掺杂g‑C3N4的可见光催化中空纤维超滤膜及制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611181727.XA CN106807257A (zh) 2016-12-20 2016-12-20 基于金属掺杂g‑C3N4的可见光催化中空纤维超滤膜及制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106807257A true CN106807257A (zh) 2017-06-09

Family

ID=59109930

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201611181727.XA Pending CN106807257A (zh) 2016-12-20 2016-12-20 基于金属掺杂g‑C3N4的可见光催化中空纤维超滤膜及制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106807257A (zh)

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107398293A (zh) * 2017-08-06 2017-11-28 武汉轻工大学 一种处理有机污水的纤维状Z型光催化剂TiO2/g‑C3N4的制备方法
CN107715904A (zh) * 2017-10-13 2018-02-23 华中农业大学 一种二氧化钛/Zn‑g‑C3N4/石墨烯复合材料的制备方法与应用
CN109248701A (zh) * 2018-09-03 2019-01-22 福建工程学院 光催化降解室内甲苯气体的改性壁纸及其制备方法和应用
CN109569311A (zh) * 2019-01-09 2019-04-05 清华大学 一种表面自清洁型氮化碳类芬顿-光催化纳滤膜及其制备方法
CN109594100A (zh) * 2018-12-07 2019-04-09 东华大学 一种C3N4负载Cu/Sn合金材料及其制备和应用
CN109775798A (zh) * 2017-11-15 2019-05-21 天津淼宇科技发展有限公司 一种集成光催化和膜过滤的净水方法
CN110292865A (zh) * 2019-06-27 2019-10-01 三达膜科技（厦门）有限公司 一种自清洁氮化碳/二氧化钛/聚乙烯醇复合纳滤膜的制备方法
CN112044288A (zh) * 2020-08-31 2020-12-08 济南大学 基于F-TiO2/Fe-g-C3N4的自清洁PVDF中空纤维超滤膜及制备方法
CN112090296A (zh) * 2020-08-31 2020-12-18 济南大学 基于F-TiO2/Fe-g-C3N4的自清洁平板式PVDF超滤膜及制备方法
WO2021093832A1 (zh) * 2019-11-14 2021-05-20 济南市环境研究院 一种c3n4改性有机膜的制备方法及应用
CN113713633A (zh) * 2021-07-30 2021-11-30 清华大学 一种褶皱结构多功能纳滤膜及其制备方法
CN117181023A (zh) * 2023-11-06 2023-12-08 深圳格立菲环境科技有限公司 一种抗污染中空纤维超滤膜及其制备方法
CN117695869A (zh) * 2024-02-02 2024-03-15 天津工业大学 用于氢气分离的铁基合金中空纤维膜及其制备方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102247877A (zh) * 2011-05-18 2011-11-23 重庆工商大学 可见光催化剂的制备方法
CN103121732A (zh) * 2013-02-06 2013-05-29 上海交通大学 对水中嗅味物质去除的方法
CN103263942A (zh) * 2013-06-05 2013-08-28 南京理工大学 载钴介孔石墨相氮化碳可见光催化剂的制备方法和应用
CN103301867A (zh) * 2013-06-25 2013-09-18 重庆工商大学 一种无机离子掺杂的氮化碳光催化剂及其制备方法
CN105214711A (zh) * 2015-10-29 2016-01-06 江苏大学 一种制备Ag/g-C3N4催化剂的方法
CN105289690A (zh) * 2015-11-11 2016-02-03 刘明昊 一种CuS@g-C3N4复合可见光催化剂及其制备方法和应用
CN105498820A (zh) * 2015-12-14 2016-04-20 浙江大学 高可见光电子转移Au/g-C3N4负载型光催化材料的制备方法
CN105664991A (zh) * 2016-02-22 2016-06-15 南开大学 一种高效杀菌剂银/石墨相氮化碳复合材料的制备方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102247877A (zh) * 2011-05-18 2011-11-23 重庆工商大学 可见光催化剂的制备方法
CN103121732A (zh) * 2013-02-06 2013-05-29 上海交通大学 对水中嗅味物质去除的方法
CN103263942A (zh) * 2013-06-05 2013-08-28 南京理工大学 载钴介孔石墨相氮化碳可见光催化剂的制备方法和应用
CN103301867A (zh) * 2013-06-25 2013-09-18 重庆工商大学 一种无机离子掺杂的氮化碳光催化剂及其制备方法
CN105214711A (zh) * 2015-10-29 2016-01-06 江苏大学 一种制备Ag/g-C3N4催化剂的方法
CN105289690A (zh) * 2015-11-11 2016-02-03 刘明昊 一种CuS@g-C3N4复合可见光催化剂及其制备方法和应用
CN105498820A (zh) * 2015-12-14 2016-04-20 浙江大学 高可见光电子转移Au/g-C3N4负载型光催化材料的制备方法
CN105664991A (zh) * 2016-02-22 2016-06-15 南开大学 一种高效杀菌剂银/石墨相氮化碳复合材料的制备方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
华耀祖: "《超滤技术与应用》", 31 March 2004, 化学工业出版社 *
杭祖圣等: "低光照强度下Fe掺杂g-C3N4/PVDF膜的光催化降解性能研究", 《杭祖圣等》 *
胡桢等: "《新型高分子合成与制备工艺》", 31 May 2014, 哈尔滨工业大学出版社 *

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107398293B (zh) * 2017-08-06 2020-03-06 武汉轻工大学 一种处理有机污水的纤维状Z型光催化剂TiO2/g-C3N4的制备方法
CN107398293A (zh) * 2017-08-06 2017-11-28 武汉轻工大学 一种处理有机污水的纤维状Z型光催化剂TiO2/g‑C3N4的制备方法
CN107715904A (zh) * 2017-10-13 2018-02-23 华中农业大学 一种二氧化钛/Zn‑g‑C3N4/石墨烯复合材料的制备方法与应用
CN109775798A (zh) * 2017-11-15 2019-05-21 天津淼宇科技发展有限公司 一种集成光催化和膜过滤的净水方法
CN109248701A (zh) * 2018-09-03 2019-01-22 福建工程学院 光催化降解室内甲苯气体的改性壁纸及其制备方法和应用
CN109594100A (zh) * 2018-12-07 2019-04-09 东华大学 一种C3N4负载Cu/Sn合金材料及其制备和应用
CN109569311A (zh) * 2019-01-09 2019-04-05 清华大学 一种表面自清洁型氮化碳类芬顿-光催化纳滤膜及其制备方法
CN110292865A (zh) * 2019-06-27 2019-10-01 三达膜科技（厦门）有限公司 一种自清洁氮化碳/二氧化钛/聚乙烯醇复合纳滤膜的制备方法
WO2021093832A1 (zh) * 2019-11-14 2021-05-20 济南市环境研究院 一种c3n4改性有机膜的制备方法及应用
CN112044288A (zh) * 2020-08-31 2020-12-08 济南大学 基于F-TiO2/Fe-g-C3N4的自清洁PVDF中空纤维超滤膜及制备方法
CN112090296A (zh) * 2020-08-31 2020-12-18 济南大学 基于F-TiO2/Fe-g-C3N4的自清洁平板式PVDF超滤膜及制备方法
CN113713633A (zh) * 2021-07-30 2021-11-30 清华大学 一种褶皱结构多功能纳滤膜及其制备方法
CN117181023A (zh) * 2023-11-06 2023-12-08 深圳格立菲环境科技有限公司 一种抗污染中空纤维超滤膜及其制备方法
CN117181023B (zh) * 2023-11-06 2024-01-26 深圳格立菲环境科技有限公司 一种抗污染中空纤维超滤膜及其制备方法
CN117695869A (zh) * 2024-02-02 2024-03-15 天津工业大学 用于氢气分离的铁基合金中空纤维膜及其制备方法
CN117695869B (zh) * 2024-02-02 2024-04-19 天津工业大学 用于氢气分离的铁基合金中空纤维膜及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106807257A (zh) 基于金属掺杂g‑C3N4的可见光催化中空纤维超滤膜及制备方法
CN106669468B (zh) 基于金属掺杂g-C3N4的可见光催化平板式超滤膜及制备方法
CN101053784B (zh) 一种聚偏氟乙烯/有机粘土纳米复合超低压超滤膜
CN106693730B (zh) 基于非金属多掺杂nTiO2的可见光催化中空纤维超滤膜及制备方法
CN103394295B (zh) 一种亲水性pvdf复合超滤膜及其制备方法
CN107174984A (zh) 一种低压高通量抗污染中空纤维纳滤膜的制备方法
CN105327627B (zh) 一种聚砜‑嵌段磺化聚芳香醚共混/聚酰胺复合正渗透膜的制备方法
CN106943897A (zh) 基于掺杂纳米Cu2O的可见光催化平板式超滤膜及制备方法
CN106731879B (zh) 基于金属掺杂nTiO2的可见光催化中空纤维超滤膜及制备方法
CN111871234A (zh) 一种疏松纳滤膜及其制备方法和应用
CN104841296A (zh) 一种纳米氧化硅球/聚哌嗪酰胺纳米复合纳滤膜及其制备方法
CN106632922B (zh) 含有亲水链段的嵌段聚合物的制备方法及其改性聚偏氟乙烯微滤膜的方法
CN106731876A (zh) 基于掺杂纳米ZnO的可见光催化平板式超滤膜及制备方法
CN108246129A (zh) 一种污水处理用抗污染复合反渗透膜及其制备方法
CN106975359A (zh) 基于掺杂纳米Cu2O的可见光催化中空纤维超滤膜及制备方法
CN106731880A (zh) 基于掺杂纳米ZnO的可见光催化中空纤维超滤膜及制备方法
CN112090296A (zh) 基于F-TiO2/Fe-g-C3N4的自清洁平板式PVDF超滤膜及制备方法
CN110787654B (zh) 一种利用1-甲基咪唑作为水相添加剂制备反渗透膜的方法
CN113274890B (zh) 一种多孔高渗透性聚乙烯污水处理膜及其制备方法
CN106799165A (zh) 基于金属掺杂nTiO2的可见光催化平板式超滤膜及制备方法
CN102179192A (zh) 填充含氟两亲性表面改性材料的抗污染膜及其制备方法
CN106731881B (zh) 基于金属、非金属共掺杂nTiO2的可见光催化中空纤维超滤膜及制备方法
CN106731875B (zh) 基于非金属多掺杂nTiO2的可见光催化平板式超滤膜及制备方法
CN106731877A (zh) 基于Ag/AgX的可见光催化平板式超滤膜及制备方法
CN112266496B (zh) 一种基于聚酰亚胺改性的多层复合膜及其制备工艺

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20170609

RJ01 Rejection of invention patent application after publication