CN114534494B - 一种具有光催化活性的超滤膜及其制备方法和应用 - Google Patents
一种具有光催化活性的超滤膜及其制备方法和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114534494B CN114534494B CN202210216238.2A CN202210216238A CN114534494B CN 114534494 B CN114534494 B CN 114534494B CN 202210216238 A CN202210216238 A CN 202210216238A CN 114534494 B CN114534494 B CN 114534494B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ultrafiltration membrane
- membrane
- photocatalytic activity
- photocatalytic
- titanium dioxide
- 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.)
- Active
Links
- 239000012528 membrane Substances 0.000 title claims abstract description 91
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 title claims abstract description 64
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 title claims abstract description 44
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 12
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 claims abstract description 5
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 2-Propenoic acid Natural products OC(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 14
- SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxy-5-methylphenyl)ethanamine Chemical compound COC1=CC=C(C)C=C1CCN SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 229920000295 expanded polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 11
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 9
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 9
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims description 9
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 8
- 239000000975 dye Substances 0.000 claims description 7
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 claims description 7
- 239000003814 drug Substances 0.000 claims description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 6
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 125000004108 n-butyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 claims description 5
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N sulfuric acid Substances OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229940079593 drug Drugs 0.000 claims description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 4
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 claims description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 claims description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 2
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 2
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 claims 1
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 abstract description 9
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 abstract description 4
- 230000007774 longterm Effects 0.000 abstract description 2
- 238000004729 solvothermal method Methods 0.000 abstract description 2
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 12
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 11
- PYWVYCXTNDRMGF-UHFFFAOYSA-N rhodamine B Chemical compound [Cl-].C=12C=CC(=[N+](CC)CC)C=C2OC2=CC(N(CC)CC)=CC=C2C=1C1=CC=CC=C1C(O)=O PYWVYCXTNDRMGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229940043267 rhodamine b Drugs 0.000 description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- BSYNRYMUTXBXSQ-UHFFFAOYSA-N Aspirin Chemical compound CC(=O)OC1=CC=CC=C1C(O)=O BSYNRYMUTXBXSQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229960001138 acetylsalicylic acid Drugs 0.000 description 4
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 4
- XMEVHPAGJVLHIG-FMZCEJRJSA-N chembl454950 Chemical compound [Cl-].C1=CC=C2[C@](O)(C)[C@H]3C[C@H]4[C@H]([NH+](C)C)C(O)=C(C(N)=O)C(=O)[C@@]4(O)C(O)=C3C(=O)C2=C1O XMEVHPAGJVLHIG-FMZCEJRJSA-N 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 229960004989 tetracycline hydrochloride Drugs 0.000 description 4
- 108091003079 Bovine Serum Albumin Proteins 0.000 description 3
- 229940098773 bovine serum albumin Drugs 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- CXKWCBBOMKCUKX-UHFFFAOYSA-M methylene blue Chemical compound [Cl-].C1=CC(N(C)C)=CC2=[S+]C3=CC(N(C)C)=CC=C3N=C21 CXKWCBBOMKCUKX-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 229960000907 methylthioninium chloride Drugs 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 229920002818 (Hydroxyethyl)methacrylate Chemical group 0.000 description 2
- QJZYHAIUNVAGQP-UHFFFAOYSA-N 3-nitrobicyclo[2.2.1]hept-5-ene-2,3-dicarboxylic acid Chemical compound C1C2C=CC1C(C(=O)O)C2(C(O)=O)[N+]([O-])=O QJZYHAIUNVAGQP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WOBHKFSMXKNTIM-UHFFFAOYSA-N Hydroxyethyl methacrylate Chemical group CC(=C)C(=O)OCCO WOBHKFSMXKNTIM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N Methyl methacrylate Chemical group COC(=O)C(C)=C VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004021 humic acid Substances 0.000 description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 2
- DEXFNLNNUZKHNO-UHFFFAOYSA-N 6-[3-[4-[2-(2,3-dihydro-1H-inden-2-ylamino)pyrimidin-5-yl]piperidin-1-yl]-3-oxopropyl]-3H-1,3-benzoxazol-2-one Chemical compound C1C(CC2=CC=CC=C12)NC1=NC=C(C=N1)C1CCN(CC1)C(CCC1=CC2=C(NC(O2)=O)C=C1)=O DEXFNLNNUZKHNO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AFCARXCZXQIEQB-UHFFFAOYSA-N N-[3-oxo-3-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)propyl]-2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound O=C(CCNC(=O)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F)N1CC2=C(CC1)NN=N2 AFCARXCZXQIEQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YVNQAIFQFWTPLQ-UHFFFAOYSA-O [4-[[4-(4-ethoxyanilino)phenyl]-[4-[ethyl-[(3-sulfophenyl)methyl]amino]-2-methylphenyl]methylidene]-3-methylcyclohexa-2,5-dien-1-ylidene]-ethyl-[(3-sulfophenyl)methyl]azanium Chemical compound C1=CC(OCC)=CC=C1NC1=CC=C(C(=C2C(=CC(C=C2)=[N+](CC)CC=2C=C(C=CC=2)S(O)(=O)=O)C)C=2C(=CC(=CC=2)N(CC)CC=2C=C(C=CC=2)S(O)(=O)=O)C)C=C1 YVNQAIFQFWTPLQ-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000009285 membrane fouling Methods 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- 230000020477 pH reduction Effects 0.000 description 1
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 238000013112 stability test Methods 0.000 description 1
- 238000007447 staining method Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011041 water permeability test Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
- B01D61/14—Ultrafiltration; Microfiltration
- B01D61/145—Ultrafiltration
-
- 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
- B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D71/06—Organic material
- B01D71/30—Polyalkenyl halides
- B01D71/32—Polyalkenyl halides containing fluorine atoms
- B01D71/36—Polytetrafluoroethene
-
- 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
- C02F1/444—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by ultrafiltration or microfiltration
-
- 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
-
- 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
- C02F2101/308—Dyes; Colorants; Fluorescent agents
-
- 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
- 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)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明公开了一种具有光催化活性的超滤膜及其制备方法和应用，所述超滤膜包括聚四氟乙烯膜，以及负载在其表面的、具有海胆状形状的二氧化钛，所述二氧化钛通过原位生长负载在聚四氟乙烯膜表面。本发明所述具有光催化活性的超滤膜，采用的是溶剂热法合成的海胆状二氧化钛，不仅具有优异的光催化性能和稳定性，还具有较高的比表面积，使其可以对多种有机污染物进行吸附和协同催化；而且，由于光催化剂二氧化钛通过原位生长负载在超滤膜上，使其不易脱落，很好的解决了光催化剂易流失的问题，使超滤膜的光催化性能在长时间使用中具有稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及膜分离技术领域，具体涉及一种具有光催化活性的超滤膜及其制备方法和应用。
背景技术
超滤膜是一种常用且有效的水处理技术，然而超滤膜水处理仍然面临一系列的问题。由于水体中有机污染物、微生物和无机盐等物质的存在，导致膜污染现象的发生。膜污染现象会使得超滤膜在进行过滤时，膜分离性能下降，且膜的使用寿命大幅度降低，甚至最终导致膜功能失效，现有技术往往通过对超滤膜表面进行改性和膜过程优化控制因素来缓解污染，但并不能从根本上解决问题。
为此，现有技术将光催化技术与超滤膜相结合，以缓解膜污染现象。然而，现有技术通过物理负载在超滤膜上的光催化剂与超滤膜的结合并不牢固，使用一段时间后会发生脱落现象，导致超滤膜的性能下降，甚至出现失效，最终使得膜污染现象仍然会发生，这也从一定程度上缩短了超滤膜的使用寿命。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种具有光催化活性的超滤膜及其制备方法和应用，以解决现有技术中光催化剂容易脱落导致超滤膜催化性能下降的问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种具有光催化活性的超滤膜，包括聚四氟乙烯膜，以及负载在其表面的、具有海胆状形状的二氧化钛，所述二氧化钛通过原位生长负载在聚四氟乙烯膜表面。
本发明还提供一种具有光催化活性超滤膜的制备方法，制备上述具有光催化活性的超滤膜，包括如下步骤：
S1：利用等离子体机对膨化聚四氟乙烯膜进行活化，将活化后的膨化聚四氟乙烯膜粘贴在玻璃模具内，并将质量为10％～30％的丙烯酸溶液加入到玻璃模具中，通入氮气以除去溶解氧，将其在50～70℃下加热2～6h；
S2：在真空手套箱中，将S1处理后的膨化聚四氟乙烯膜置于装有乙二醇和钛酸正丁酯的容器中，并在真空手套箱中搅拌6～8h；然后向容器中加入浓硫酸溶液和丙酮，混合后，将其转移至高压釜中，在160℃～200℃下加热3～9h，反应结束后，用异丙醇和氨的混合溶液反复清洗，得到具有光催化活性的超滤膜；其中，钛酸正丁酯与乙二醇的体积比为1；80～1:100，浓硫酸与丙酮的体积比为1:100～1:200。
本发明还提供一种具有光催化活性超滤膜的应用，废水在经过上述具有光催化活性的超滤膜时，所述具有光催化活性的超滤膜能够降解废水中的有机物；其中，所述废水中的有机物主要包括染料、药物以及大分子有机物，具体包括罗丹明B、亚甲基蓝、盐酸四环素、阿司匹林、牛血清蛋白和腐殖酸等。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、本发明提供的一种具有光催化活性的超滤膜，采用的是溶剂热法合成的海胆状二氧化钛，不仅具有优异的光催化性能和稳定性，还具有较高的比表面积，使其可以对多种有机污染物进行吸附和协同催化；而且，由于光催化剂二氧化钛通过原位生长负载在超滤膜上，使其不易脱落，很好的解决了光催化剂易流失的问题，使超滤膜的光催化性能在长时间使用中具有稳定性。
2、本发明所述具有光催化活性超滤膜的制备方法，有效的将膜分离技术和光催化技术耦合在一个单元，制备流程简单、易控制，采用的原料廉价易得，能够有效制备负载有光催化剂的超滤膜，而且，本发明所述制备方法能够使海胆状的二氧化钛通过原位生长负载在超滤膜上，从而提高二氧化钛与超滤膜之间连接的牢固性，使二氧化钛即便使用多次也不易脱落，提高了超滤膜上光催化性能的稳定性。
3、本发明制备的一种具有光催化性能超滤膜有优良光催化性能和稳定性，对染料、药物和蛋白质均具有较高的催化活性，其中对染料降解率高达98％；而且，海胆状二氧化钛的比表面积为227～234.5m2/g，能够大量有效吸附多种有机污染物，提高催化活性。
附图说明
图1为本发明制备的具有光催化超滤膜材料的扫描电镜(SEM)图。
图2为实施例1中制备的光催化超滤膜对罗丹明B的吸附降解效果图。
图3为实施例1-2和原超滤膜的纯水透率测试。
图4为实施例1对罗丹明B的循环降解率的测试。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
一、光催化活性的超滤膜制备
实施例1
S1、用功率为100w的等离子体机对膨化聚四氟乙烯膜进行活化4min，随后等离子体处理后的ePTFE膜粘贴在玻璃模具内。将20％wt的丙烯酸溶液添加到玻璃模具中，并在玻璃模具溶液中通入氮气10min以去除溶解氧，将其在70℃下加热6小时。
S2、在真空手套箱中，将预处理后的膨化聚四氟乙烯膜置于装有乙二醇(10mL)和钛酸正丁酯(0.1mL)的聚四氟乙烯内衬中，该溶液在真空手套箱中搅拌8小时。随后，向上述溶液中添加0.15ml的浓硫酸溶液和20ml的丙酮，并将该混合物转移到高压釜中，在160℃～200℃下加热3～9h。实验结束后，用1:3的异丙醇和氨水溶液反复清洗薄膜，即所得为一种具有光催化活性的超滤膜。
实施例2-4
实施例2-4中的与实施例1中光催化超滤膜的制备方法相同，不同之处在于丙烯酸浓度不一样。
实施例5-6
实施例5-6中的与实施例1中光催化超滤膜的制备方法相同，不同之处在于将丙烯酸替换成甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羟乙酯。并在接枝完成后，用碱解，再酸化。
实施例7-9
实施例7-9中的与实施例1中光催化超滤膜的制备方法相同，不同之处在水热釜中反应时间不同
实施例1-9中，添加的丙烯酸浓度、接枝物质以及S2水热釜反应温度如表1所示。
表1
| 实施例 | 丙烯酸浓度(wt％) | 接枝物质 | 水热釜反应温度(℃) |
| 实施例1 | 20 | 丙烯酸 | 180 |
| 实施例2 | 5 | 丙烯酸 | 180 |
| 实施例3 | 15 | 丙烯酸 | 180 |
| 实施例4 | 30 | 丙烯酸 | 180 |
| 实施例5 | 20 | 甲基丙烯酸甲酯 | 180 |
| 实施例6 | 20 | 甲基丙烯酸羟乙酯 | 180 |
| 实施例7 | 20 | 丙烯酸 | 160 |
| 实施例8 | 20 | 丙烯酸 | 170 |
| 实施例9 | 20 | 丙烯酸 | 200 |
二、光催化超滤膜的性能测试
(一)将实施例1-9制备的光催化超滤膜用于染料、药物、大分子有机物催化降解实验。
选用罗丹明B和亚甲基蓝作为染料代表，其浓度为5ppm，用量10ml；选用盐酸四环素和阿司匹林作为药物的代表，其浓度为15ppm，用量10ml；选用牛血清蛋白和腐殖酸作为大分子有机物的代表，其浓度为10ppm，用量15ml。其中牛血清蛋白采用考马斯亮蓝G-250染色法测量，其余通过紫外分光光度计测量，测试结果如表2所示。
表2
从表2可以看出实施例1-9对染料、药物以及大分子有机物均具有优异降解能力，其中实施例1对罗丹明B降解率高达98％，具体降解过程参见图2。说明该光催化超滤膜能够有效的降解废水中的有机物。
(二)将实例1-2制备的具有光催化活性的超滤膜和原超滤膜用于纯水透过率测量。
采用国家标准超滤膜测试(5.1纯水透过率)(GB/T 32360-2015)进行测定，测试结果参见图3，说明本发明制备的光催化超滤膜具有优异的膜通量，从原超滤膜148L/(m2·h)增加到1627L/(m2·h)。
(三)将实施例制备的具有光催化活性的超滤膜与现有光催化超滤膜稳定性的比较
采用前述有机物催化降解实验的方法，用罗丹明B为代表，采用实施例1制备得到具有光催化活性的超滤膜，进行光催化稳定性测试，连续测试25次，观察其降解率变化，结果参见图4。
现有技术通过物理负载将超滤膜与光催化剂结合，用辊压法制备了PTFE/TiO2，在连续使用14次后，其降解率从87％下降到85％。
与本发明相比，在连续使用15次，其降解率几乎没有下降，在使用25次后，其降解率从100％下降至98％。说明本发明采用的原位生长负载在超滤膜上，比物理制备方法有更好的稳定性，使光催化剂不易脱落，具有优异的稳定性。
最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (5)
1.一种具有光催化活性超滤膜的制备方法，其特征在于，所述超滤膜包括聚四氟乙烯膜，以及负载在其表面的、具有海胆状形状的二氧化钛，所述二氧化钛通过原位生长负载在聚四氟乙烯膜表面；
所述聚四氟乙烯膜为膨化聚四氟乙烯膜；
所述二氧化钛的比表面积为227~234.5m2/g；
所述超滤膜通过如下方法制备获得：
S1：利用等离子体机对膨化聚四氟乙烯膜进行活化，将活化后的膨化聚四氟乙烯膜粘贴在玻璃模具内，并将质量为10%~30%丙烯酸溶液加入到玻璃模具中，通入氮气以除去溶解氧，将其在50~70℃下加热2~6h；
S2：在真空手套箱中，将S1处理后的膨化聚四氟乙烯膜置于装有乙二醇和钛酸正丁酯的容器中，并在真空手套箱中搅拌6~8h；然后向容器中加入浓硫酸溶液和丙酮，混合后，将其转移至高压釜中，在160℃~200℃下加热3~9h，反应结束后，用异丙醇和氨的混合溶液反复清洗，得到具有光催化活性的超滤膜；其中，钛酸正丁酯与乙二醇的体积比为1:80~ 1:100，浓硫酸与丙酮的体积比为1:100~1:200。
2.根据权利要求1所述具有光催化活性超滤膜的制备方法，其特征在于，在S1中，用功率为100W的等离子体机对膨化聚四氟乙烯膜进行活化4min。
3.根据权利要求1所述具有光催化活性超滤膜的制备方法，其特征在于，在S2中，异丙醇和氨水的体积比为1：3。
4.一种具有光催化活性超滤膜的应用，其特征在于，废水在经过如权利要求1所述方法制备得到的超滤膜时，所述具有光催化活性的超滤膜能够降解废水中的有机物。
5.根据权利要求4所述具有光催化活性超滤膜的应用，其特征在于，所述废水中的有机物主要包括染料、药物以及大分子有机物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210216238.2A CN114534494B (zh) | 2022-03-07 | 2022-03-07 | 一种具有光催化活性的超滤膜及其制备方法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210216238.2A CN114534494B (zh) | 2022-03-07 | 2022-03-07 | 一种具有光催化活性的超滤膜及其制备方法和应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114534494A CN114534494A (zh) | 2022-05-27 |
| CN114534494B true CN114534494B (zh) | 2023-03-31 |
Family
ID=81664546
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210216238.2A Active CN114534494B (zh) | 2022-03-07 | 2022-03-07 | 一种具有光催化活性的超滤膜及其制备方法和应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114534494B (zh) |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104998562B (zh) * | 2015-07-15 | 2017-03-15 | 上海交通大学 | 聚四氟乙烯膜的亲水改性方法 |
| EP3228381B8 (de) * | 2016-04-08 | 2023-08-30 | Aqua Free GmbH | Verfahren zur herstellung einer beschichteten polymermembran zur filtration von wasser |
| CN107051590A (zh) * | 2017-04-29 | 2017-08-18 | 成都博美实润科技有限公司 | 一种聚四氟乙烯超细纤维负载二氧化钛光催化膜及其制备方法 |
| CN108159888B (zh) * | 2018-01-09 | 2020-03-13 | 时代沃顿科技有限公司 | 一种具有光催化性能的超亲水超滤膜的制备方法 |
| CN109248711B (zh) * | 2018-10-15 | 2021-08-13 | 天津工业大学 | 一种负载TiO2的PPS光催化膜的制备方法 |
-
2022
- 2022-03-07 CN CN202210216238.2A patent/CN114534494B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114534494A (zh) | 2022-05-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPS62117697A (ja) | 高強度液体の嫌気性処理方法 | |
| CN101475288A (zh) | 水产养殖水循环过滤系统 | |
| CN110801814A (zh) | 一种磁性氨基核桃壳生物炭新型吸附剂的制备方法 | |
| CN107285400A (zh) | 一种水质改良剂及其制备方法 | |
| CN107262051B (zh) | 用于除磷的羧甲基魔芋葡甘聚糖微球吸附剂及其制备方法 | |
| CN114534494B (zh) | 一种具有光催化活性的超滤膜及其制备方法和应用 | |
| CN108849974A (zh) | 氧化石墨烯-氯化壳聚糖复合抗菌材料的制备方法及应用 | |
| WO2008091113A1 (en) | Multi-stage cstr bioreactor system equipped with cell recycle unit | |
| CN108816056A (zh) | 一种抗污染纳滤膜的制备方法 | |
| CN114671577B (zh) | 一种海水养殖废水反硝化净化方法 | |
| CN115159627B (zh) | 一种流水驱动的二硫化钼/碳毡柔性压电材料及其制备方法和对抗生素的降解应用 | |
| CN1415407A (zh) | 高通量聚氯乙烯中空纤维超滤膜的制备方法 | |
| Gutenberger et al. | Polyethylene glycol as a robust, biocompatible encapsulant for two-stage treatment of food and beverage wastewater | |
| CN114471193B (zh) | 一种具有耐紫外自清洁的过滤膜及其应用 | |
| CN108862824B (zh) | 一种反硝化污水处理装置及其处理工艺 | |
| CN106582518A (zh) | 一种石墨烯‑二氧化钛纳米管水凝胶及其制备方法和应用 | |
| Huang et al. | Isolated iron/polyether sulfone catalytic membranes for rapid phenol removal | |
| CN107828777B (zh) | 一种纳米氧化铜-聚乙烯醇基海绵材料固定化细菌的制备方法及应用 | |
| CN111875066A (zh) | 一种用于餐厨废水中降解油脂的固定化微生物颗粒、制备方法及应用 | |
| CN107285552A (zh) | 一种聚氯乙烯废水的处理方法 | |
| CN205556387U (zh) | 一种原药制备的废水处理装置 | |
| CN116786082B (zh) | 一种土霉素的特异性吸附剂及其制备方法 | |
| CN113877546B (zh) | 一种壳聚糖基高效亚硝酸盐生物吸附剂及其制备方法 | |
| CN110776081B (zh) | 一种去除畜禽废水中抗生素抗性基因的方法 | |
| CN114849499B (zh) | 一种应用于有机磷农药废水处理的改性pvdf膜的制备方法 |
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 | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |