CN113069939A - 一种二氧化钛改性膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种二氧化钛改性膜及其制备方法，涉及纳米材料技术领域。本发明所述制备方法，包括如下步骤：(1)将聚乙烯亚胺、盐酸多巴胺溶解于三羟甲基氨基甲烷溶液中，得到聚多巴胺混合分散液；(2)将初始膜材料放入步骤(1)中得到的聚多巴胺混合分散液中浸泡，得到多巴胺改性膜；(3)将纳米二氧化钛、含儿茶酚化合物、含氨基化合物溶解于三羟甲基氨基甲烷溶液中，得到混合分散液；(4)将步骤(2)中得到的多巴胺改性膜放入步骤(3)中得到的混合分散液中浸泡，得到表面有二氧化钛种子层的膜材料；(5)将步骤(4)中得到的表面有二氧化钛种子层的膜材料，浸入钛酸四丁酯和尿素的混合溶液中，反应后得到二氧化钛改性膜。
Description
技术领域
本发明涉及纳米材料技术领域，尤其是一种二氧化钛改性膜及其制备方法。
背景技术
在过去的几十年中，随着石油产量增加和各种合成产业的发展，导致石油泄露事故和工业污水排放的增加，自然环境和生态受到严重污染，这已成为亟待解决的全球性问题。传统的油水分离方法，如起泡，浮选，蒸馏，撇油，电泳，化学处理和离心分离等，既费时又复杂，而且具有成本高，效率低和回收性差等明显缺点，严重限制了它们的应用范围。因此，必须开发新的，高效的，更经济的方法来处理含油废水的污染。
现在，具有特殊润湿性或表面结构的膜材料已经成为新颖，简单，低成本且高效的油水分离方法。通过控制表面化学成分、官能团和粗糙度等因素，这些材料可以作为超亲水或超亲油的功能性材料用于分离不同的水包油或油包水乳液。但是，用于含油废水处理的膜材料的后处理过程由于其不可降解的本质而仍然是一项艰巨的任务。通常，被污染的分离材料会被直接丢弃或燃烧，这将导致对环境的不可避免的二次污染。因此，具有方便后处理过程的环保膜分离材料对于实现绿色化油水分离具有重要意义。
尽管已经产生了各种形式的特殊润湿性材料，并且具有良好的油水分离效率，但是化学制造方法复杂，可回收性差且由于时间和温度的限制导致效率降低，在实际应用中会受到限制。近来，无纺布在油水分离技术中得到了关注。无纺布因其重量轻，成本低，灵活性强和耐腐蚀而被认为是油水分离的有前途的候选材料。但由于无纺布的孔径较大，难以截留尺寸较小的乳液液滴，此外，无纺布表明纤维结构较光滑，缺少特殊的表面结构，粗糙度较低，不利于对含油废水的破乳效应。
发明内容
基于此，本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种二氧化钛改性膜及其制备方法。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：一种二氧化钛改性膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将聚乙烯亚胺、盐酸多巴胺溶解于三羟甲基氨基甲烷溶液中，得到聚多巴胺混合分散液；
(2)将初始膜材料放入步骤(1)中得到的聚多巴胺混合分散液中浸泡，得到多巴胺改性膜；
(3)将纳米二氧化钛、含儿茶酚化合物、含氨基化合物溶解于三羟甲基氨基甲烷溶液中，得到混合分散液；
(4)将步骤(2)中得到的多巴胺改性膜放入步骤(3)中得到的混合分散液中浸泡，得到表面有二氧化钛种子层的膜材料；
(5)将步骤(4)中得到的表面有二氧化钛种子层的膜材料，浸入钛酸四丁酯和尿素的混合溶液中，反应后取出，得到二氧化钛改性膜。
本申请通过含儿茶酚化合物的儿茶酚和含氨基化合物的氨基交联并络合，从而将纳米二氧化钛固定于膜表面上，形成二氧化钛种子层。纳米二氧化钛可以这有助于接下来在膜表面合成更致密的二氧化钛层。
优选地，将纳米二氧化钛、盐酸多巴胺、氨丙基三乙氧基硅烷溶解于三羟甲基氨基甲烷溶液中超声分散1-30分钟，得到混合分散液。超声分散一定时间是为了使纳米二氧化钛分散较为均匀，因为纳米二氧化钛不溶于水。
优选地，所述步骤(1)的三羟甲基氨基甲烷溶液中，三羟甲基氨基甲烷的体积浓度为5-10mg/mL，三羟甲基氨基甲烷溶液的pH值为8-9；所述步骤(1)的聚多巴胺混合分散液中，聚乙烯亚胺和盐酸多巴胺的体积浓度分别为1-5mg/mL。在适当pH和浓度的三羟甲基氨基甲烷溶液作为交联反应发生场所的缓冲溶液，维持浸泡过程中盐酸多巴胺和聚乙烯亚胺二者持续交联的稳定性，确保两者在无纺布上形成稳定的交联层。
聚乙烯亚胺和盐酸多巴胺的交联反应对于pH稳定性要求较高，因此三羟甲基氨基甲烷的体积需要增大，三羟甲基氨基甲烷溶液主要起缓冲稳定pH的作用，因此三羟甲基氨基甲烷的体积浓度为5-10mg/mL，体系稳定性能较强。
优选地，所述步骤(2)中，初始膜材料的孔径≥1μm，浸泡时间为12-24小时。进一步优选地，所述步骤(2)中，初始膜材料为无纺布。无纺布因其重量轻，成本低，灵活性强和耐腐蚀而被认为是油水分离的有前途的候选材料。但由于无纺布的孔径较大，难以截留尺寸较小的乳液液滴。用作膜材料和铸膜的无纺布的通常孔径可至1-10μm，而乳液中的油滴大小多分布在1μm及以下的尺寸范围内。除了前期分离过程中可以通过无纺布表面亲水性对大尺寸油滴进行排斥外，随着分离过程的持续，大量通过的小液滴已经开始浸润无纺布的通道使其亲油，对于乳液的分离效果逐渐丧失。此外，无纺布表面的纤维结构较光滑，缺少特殊的凸起结构，粗糙度较低，不利于对乳液的破乳效应。因此，本制备方法对无纺布进行改性。
优选地，所述步骤(3)的三羟甲基氨基甲烷溶液中，三羟甲基氨基甲烷的体积浓度为1-5mg/mL，三羟甲基氨基甲烷溶液的pH值为8-9；所述步骤(3)的混合分散液中，含儿茶酚化合物的体积浓度为1-5mg/mL，含氨基化合物的体积浓度为1-5mg/mL，纳米二氧化钛的体积浓度为1-5mg/mL。
优选地，所述步骤(3)中，含儿茶酚化合物为盐酸多巴胺，含氨基化合物为氨丙基三乙氧基硅烷。
多巴胺属于生物常见成分，对环境无害，受贻贝强粘性启发，经研究发现其作用基团为邻苯二酚(儿茶酚)，可以作为性能优秀的涂层材料。但是游离态多巴胺不稳定，很容易被氧化，其分子结构中既含有儿茶酚，又含有伯胺的成分，伯胺的碱性较强，而儿茶酚在碱性环境下容易被氧气氧化，所以游离态多巴胺相比儿茶酚来说更不稳定，因而常使用其盐酸盐。
丙基三乙氧基硅烷，俗称硅烷偶联剂，主要通过其氨基及乙氧基与有机物和无机物反应使其串联起来。由于氨基可以与多巴胺反应，乙氧基可以与二氧化钛反应，因此可以将二氧化钛化学固定于膜表面，增强其稳定性。
优选地，所述步骤(4)中，浸泡时间为18-36小时，浸泡后水洗晾干，得到表面有二氧化钛种子层的膜材料；其中，水洗采用去离子水清洗。
优选地，所述步骤(5)钛酸四丁酯和尿素的混合溶液中，钛酸四丁酯的体积浓度为7-9mg/mL，尿素的体积浓度为8-10mg/mL。优选地，所述步骤(5)中，反应的温度为60-100℃，反应的时间为12-24小时。反应后取出，使用去离子水清洗、晾干，得到二氧化钛改性膜。
本申请采用钛酸四丁酯是合成二氧化钛的前驱体，通过加入尿素作为水解的引发剂，在温和的温度条件下可以持续引发钛酸四丁酯的水解，在膜表面的二氧化钛种子层上生长出二氧化钛的致密结构。本申请发明人经过大量实验研究发现，反应时间过长会过于堵塞通道，导致通量过度下降，因此本申请反应时间最多24小时。
此外，本申请提供了一种上述的制备方法制备得到的二氧化钛改性膜。
进一步地，本申请提供了所述的二氧化钛改性膜在含油废水处理领域的应用。
相对于现有技术，本发明的有益效果为：
本发明提供了一种二氧化钛改性膜及其制备方法，本发明通过多巴胺自聚合反应将多巴胺组装到初始膜材料的表面，再通过表面交联将纳米二氧化钛结合到多巴胺层中形成二氧化钛种子层，最后通过温和的水热反应在膜材料表面的种子层上继续生长二氧化钛微球堆叠结构。
本发明工艺简单，提高了膜材料对于乳液的通量和截留效果，并且在长时间分离后通过光催化反应即可恢复通量，重复利用性能优异。
附图说明
图1为初始膜材料的扫描电镜图；
图2为实施例3制备得到的二氧化钛改性膜(浸泡时间为12小时)的扫描电镜图；
图3为实施例4制备得到的二氧化钛改性膜(浸泡时间为15小时)的扫描电镜图；
图4为实施例5制备得到的二氧化钛改性膜(浸泡时间为18小时)的扫描电镜图；
图5为实施例6制备得到的二氧化钛改性膜(浸泡时间为21小时)的扫描电镜图；
图6为实施例7制备得到的二氧化钛改性膜(浸泡时间为24小时)的扫描电镜图；
图7为实施例3-7所制备的膜材料的达西定律计算结果图；
图8为实施例3-7所制备的膜材料在测试过程中的通量图。
具体实施方式
为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
本申请的一种实施例，本实施例所述一种二氧化钛改性膜的制备方法，包括如下步骤：
(1)将聚乙烯亚胺、盐酸多巴胺溶解于体积浓度为5mg/mL的三羟甲基氨基甲烷溶液中，三羟甲基氨基甲烷溶液的pH值为8，得到聚多巴胺混合分散液；其中，聚乙烯亚胺和盐酸多巴胺的体积浓度分别为1mg/mL；
(2)将初始膜材料(无纺布)放入步骤(1)中得到的聚多巴胺混合分散液中浸泡，浸泡时间为21小时，得到多巴胺改性膜；
(3)将纳米二氧化钛、含儿茶酚化合物、含氨基化合物溶解于三羟甲基氨基甲烷溶液中，得到混合分散液；三羟甲基氨基甲烷的体积浓度为1mg/mL，三羟甲基氨基甲烷溶液的pH值为8；其中，盐酸多巴胺、氨丙基三乙氧基硅烷和纳米二氧化钛的体积浓度分别为1mg/mL；
(4)将步骤(2)中得到的多巴胺改性膜放入步骤(3)中得到的混合分散液中浸泡，浸泡时间为18小时，得到表面有二氧化钛种子层的膜材料；
(5)将步骤(4)中得到的表面有二氧化钛种子层的膜材料，浸入钛酸四丁酯和尿素的混合溶液中，钛酸四丁酯的体积浓度为7mg/mL，尿素的体积浓度为8mg/mL，反应后取出，反应的温度为60℃，反应的时间为24小时，得到二氧化钛改性膜。
实施例2
本申请的一种实施例，本实施例所述一种二氧化钛改性膜的制备方法，包括如下步骤：
(1)将聚乙烯亚胺、盐酸多巴胺溶解于体积浓度为10mg/mL的三羟甲基氨基甲烷溶液中，三羟甲基氨基甲烷溶液的pH值为9，得到聚多巴胺混合分散液；其中，聚乙烯亚胺和盐酸多巴胺的体积浓度分别为5mg/mL；
(2)将初始膜材料(无纺布)放入步骤(1)中得到的聚多巴胺混合分散液中浸泡，浸泡时间为24小时，得到多巴胺改性膜；
(3)将纳米二氧化钛、含儿茶酚化合物、含氨基化合物溶解于三羟甲基氨基甲烷溶液中，得到混合分散液；三羟甲基氨基甲烷的体积浓度为5mg/mL，三羟甲基氨基甲烷溶液的pH值为9；其中，盐酸多巴胺、氨丙基三乙氧基硅烷和纳米二氧化钛的体积浓度分别为5mg/mL；
(4)将步骤(2)中得到的多巴胺改性膜放入步骤(3)中得到的混合分散液中浸泡，浸泡时间为36小时，得到表面有二氧化钛种子层的膜材料；
(5)将步骤(4)中得到的表面有二氧化钛种子层的膜材料，浸入钛酸四丁酯和尿素的混合溶液中，钛酸四丁酯的体积浓度为9mg/mL，尿素的体积浓度为10mg/mL，反应后取出，反应的温度为100℃，反应的时间为12小时，得到二氧化钛改性膜。
实施例3
本申请的一种实施例，本实施例所述一种二氧化钛改性膜的制备方法，包括如下步骤：
(1)将聚乙烯亚胺、盐酸多巴胺溶解于体积浓度为8mg/mL的三羟甲基氨基甲烷溶液中，三羟甲基氨基甲烷溶液的pH值为8，得到聚多巴胺混合分散液；其中，聚乙烯亚胺和盐酸多巴胺的体积浓度分别为2mg/mL；
(2)将初始膜材料(无纺布)放入步骤(1)中得到的聚多巴胺混合分散液中浸泡，浸泡时间为12小时，得到多巴胺改性膜；
(3)将纳米二氧化钛、含儿茶酚化合物、含氨基化合物溶解于三羟甲基氨基甲烷溶液中，得到混合分散液；三羟甲基氨基甲烷的体积浓度为1.2mg/mL，三羟甲基氨基甲烷溶液的pH值为8.5；其中，盐酸多巴胺、氨丙基三乙氧基硅烷和纳米二氧化钛的体积浓度分别为2mg/mL；
(4)将步骤(2)中得到的多巴胺改性膜放入步骤(3)中得到的混合分散液中浸泡，浸泡时间为18小时，得到表面有二氧化钛种子层的膜材料；
(5)将步骤(4)中得到的表面有二氧化钛种子层的膜材料，浸入钛酸四丁酯和尿素的混合溶液中，钛酸四丁酯的体积浓度为8.1mg/mL，尿素的体积浓度为9mg/mL，反应后取出，反应的温度为80℃，反应的时间为18小时，得到二氧化钛改性膜。
实施例4
本申请实施例与实施例3相比，仅步骤(2)将初始膜材料(无纺布)放入步骤(1)中得到的聚多巴胺混合分散液中浸泡，浸泡时间不同，浸泡时间为15小时。
实施例5
本申请实施例与实施例3相比，仅步骤(2)将初始膜材料(无纺布)放入步骤(1)中得到的聚多巴胺混合分散液中浸泡，浸泡时间不同，浸泡时间为18小时。
实施例6
本申请实施例与实施例3相比，仅步骤(2)将初始膜材料(无纺布)放入步骤(1)中得到的聚多巴胺混合分散液中浸泡，浸泡时间不同，浸泡时间为21小时。
实施例7
本申请实施例与实施例3相比，仅步骤(2)将初始膜材料(无纺布)放入步骤(1)中得到的聚多巴胺混合分散液中浸泡，浸泡时间不同，浸泡时间为24小时。
试验例1扫描电镜测试
将初始膜材料(无纺布)、实施例3-7中制备得到的二氧化钛改性膜进行扫描电镜测试。结果如图1-6所示，图1为初始膜材料的扫描电镜图；图2为实施例3制备得到的二氧化钛改性膜(浸泡时间为12小时)的扫描电镜图，图3为实施例4制备得到的二氧化钛改性膜(浸泡时间为15小时)的扫描电镜图，图4为实施例5制备得到的二氧化钛改性膜(浸泡时间为18小时)的扫描电镜图，图5为实施例6制备得到的二氧化钛改性膜(浸泡时间为21小时)的扫描电镜图，图6为实施例7制备得到的二氧化钛改性膜(浸泡时间为24小时)的扫描电镜图。实施例1制备得到的二氧化钛改性膜(浸泡时间为21小时)的结果与实施例6类似，在此不一一赘述；实施例2制备得到的二氧化钛改性膜(浸泡时间为24小时)的结果与实施例7类似，在此不一一赘述。
经过对比发现，相比原始无纺布表面的大孔和光滑的纤维丝，随着时间的增加，二氧化钛在纤维间富集的程度增加，使得膜表面逐渐致密化，且出现更多更明显的二氧化钛纳米堆叠的微纳结构。
试验例2错流设备测试
试验过程：在0.1MPa下，采用1L 1％浓度石油乳液(含1‰表面活性剂)为测试溶液，分别对实施例3-7中制备得到的二氧化钛改性膜、初始膜材料进行错流设备测试；所包括的测试过程有五部分：第一部分是30分钟的纯水过滤，第二部分是60分钟的乳液过滤，第三部分是30分钟的纯水过滤，第四部分是10分钟对膜进行光催化清洗(对于无纺布，采用30分钟水洗的方式进行清洗)，第五部分是30分钟的纯水过滤。
试验结果：
根据达西定律可以计算出如上所述实验过程中的膜本身阻力(Membraneresistance)、浓差极化阻力(Concentration polarization resistance)、滤饼层阻力(Cake layer resistance)、膜通道阻力(Membrane tunnel resistance)。结果如图7所示。经过对比发现，影响乳液分离效果关键的浓差极化阻力方面，随着时间增加，浓差极化阻力较为规律的下降，且24小时二氧化钛致密化膜的浓差极化阻力几乎降到最低。
无纺布和实施例3-7所制备的膜材料在测试过程中的通量如图8所示，经对比发现，12小时二氧化钛改性膜的纯水过滤通量是最低的，比未改性的无纺布通量低很多。随着时间增加，通量逐渐恢复，达到或超过21小时后通量便超过原始无纺布。在乳液过滤过程及之后纯水过滤的时候，负载二氧化钛的膜的通量较无纺布更高。在短时间光催化清洗后的膜通量显著高于长时间水洗后的无纺布的通量。这表明二氧化钛改性膜可以有效强化通量恢复性能。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (10)
1.一种二氧化钛改性膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将聚乙烯亚胺、盐酸多巴胺溶解于三羟甲基氨基甲烷溶液中，得到聚多巴胺混合分散液；
(2)将初始膜材料放入步骤(1)中得到的聚多巴胺混合分散液中浸泡，得到多巴胺改性膜；
(3)将纳米二氧化钛、含儿茶酚化合物、含氨基化合物溶解于三羟甲基氨基甲烷溶液中，得到混合分散液；
(4)将步骤(2)中得到的多巴胺改性膜放入步骤(3)中得到的混合分散液中浸泡，得到表面有二氧化钛种子层的膜材料；
(5)将步骤(4)中得到的表面有二氧化钛种子层的膜材料，浸入钛酸四丁酯和尿素的混合溶液中，反应后取出，得到二氧化钛改性膜。
2.如权利要求1所述的二氧化钛改性膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)的三羟甲基氨基甲烷溶液中，三羟甲基氨基甲烷的体积浓度为5-10mg/mL，三羟甲基氨基甲烷溶液的pH值为8-9；所述步骤(1)的聚多巴胺混合分散液中，聚乙烯亚胺和盐酸多巴胺的体积浓度分别为1-5mg/mL。
3.如权利要求1所述的二氧化钛改性膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，初始膜材料的孔径≥1μm，浸泡时间为12-24小时。
4.如权利要求1所述的二氧化钛改性膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)的三羟甲基氨基甲烷溶液中，三羟甲基氨基甲烷的体积浓度为1-5mg/mL，三羟甲基氨基甲烷溶液的pH值为8-9；所述步骤(3)的混合分散液中，含儿茶酚化合物的体积浓度为1-5mg/mL，含氨基化合物的体积浓度为1-5mg/mL，纳米二氧化钛的体积浓度为1-5mg/mL。
5.如权利要求1所述的二氧化钛改性膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，含儿茶酚化合物为盐酸多巴胺，含氨基化合物为氨丙基三乙氧基硅烷。
6.如权利要求1所述的二氧化钛改性膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中，浸泡时间为18-36小时。
7.如权利要求1所述的二氧化钛改性膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)钛酸四丁酯和尿素的混合溶液中，钛酸四丁酯的体积浓度为7-9mg/mL，尿素的体积浓度为8-10mg/mL。
8.如权利要求1所述的二氧化钛改性膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)中，反应的温度为60-100℃，反应的时间为12-24小时。
9.一种如权利要求1-8任一项所述的制备方法制备得到的二氧化钛改性膜。
10.一种如权利要求9所述的二氧化钛改性膜在含油废水处理领域的应用。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113694746A (zh) * | 2021-08-10 | 2021-11-26 | 广州大学 | 一种自清洁亲水膜及其制备方法 |
| CN115121232A (zh) * | 2022-07-12 | 2022-09-30 | 广东宇唐环保集团有限公司 | 一种二氧化钛自清洁膜及其制备方法与应用 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007061752A (ja) * | 2005-08-31 | 2007-03-15 | Kitakyushu Foundation For The Advancement Of Industry Science & Technology | 化学物質識別膜の製造方法 |
| CN107497301A (zh) * | 2017-09-13 | 2017-12-22 | 哈尔滨工业大学 | 一种双重仿生构筑膜蒸馏用超疏水膜的方法 |
| CN109020257A (zh) * | 2018-07-25 | 2018-12-18 | 沈阳航空航天大学 | 一种自组装二级结构氧化钛纳米阵列的制备方法 |
| CN109453669A (zh) * | 2018-11-27 | 2019-03-12 | 上海交通大学 | 超疏水及双侧亲水静电纺丝纳米纤维复合膜的制备方法 |
| CN109745876A (zh) * | 2019-03-15 | 2019-05-14 | 韩振 | 一种超疏水改性电磁屏蔽复合膜的方法 |
| CN111013399A (zh) * | 2019-12-25 | 2020-04-17 | 福州大学 | 一种用于提取垃圾渗滤液膜浓缩液中腐殖酸的仿生纳滤膜及其制备方法 |
| CN111635258A (zh) * | 2020-05-08 | 2020-09-08 | 北京林业大学 | 一种基于陶瓷膜的TiO2超疏水改性方法 |
| CN111672339A (zh) * | 2020-04-30 | 2020-09-18 | 重庆理工大学 | 一种用于染料去除的陶瓷复合纳滤膜及其制备方法 |
-
2021
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Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007061752A (ja) * | 2005-08-31 | 2007-03-15 | Kitakyushu Foundation For The Advancement Of Industry Science & Technology | 化学物質識別膜の製造方法 |
| CN107497301A (zh) * | 2017-09-13 | 2017-12-22 | 哈尔滨工业大学 | 一种双重仿生构筑膜蒸馏用超疏水膜的方法 |
| CN109020257A (zh) * | 2018-07-25 | 2018-12-18 | 沈阳航空航天大学 | 一种自组装二级结构氧化钛纳米阵列的制备方法 |
| CN109453669A (zh) * | 2018-11-27 | 2019-03-12 | 上海交通大学 | 超疏水及双侧亲水静电纺丝纳米纤维复合膜的制备方法 |
| CN109745876A (zh) * | 2019-03-15 | 2019-05-14 | 韩振 | 一种超疏水改性电磁屏蔽复合膜的方法 |
| CN111013399A (zh) * | 2019-12-25 | 2020-04-17 | 福州大学 | 一种用于提取垃圾渗滤液膜浓缩液中腐殖酸的仿生纳滤膜及其制备方法 |
| CN111672339A (zh) * | 2020-04-30 | 2020-09-18 | 重庆理工大学 | 一种用于染料去除的陶瓷复合纳滤膜及其制备方法 |
| CN111635258A (zh) * | 2020-05-08 | 2020-09-08 | 北京林业大学 | 一种基于陶瓷膜的TiO2超疏水改性方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| HENG SHI ET AL.: "A modified mussel-inspired method to fabricate TiO2 decorated superhydrophilic PVDF membrane for oil/water separation", 《JOURNAL OF MEMBRANE SCIENCE》 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113694746A (zh) * | 2021-08-10 | 2021-11-26 | 广州大学 | 一种自清洁亲水膜及其制备方法 |
| CN115121232A (zh) * | 2022-07-12 | 2022-09-30 | 广东宇唐环保集团有限公司 | 一种二氧化钛自清洁膜及其制备方法与应用 |
| CN115121232B (zh) * | 2022-07-12 | 2023-07-28 | 广东宇唐环保集团有限公司 | 一种二氧化钛自清洁膜及其制备方法与应用 |
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