[發明專利]基于摻雜納米Cu2O的可見光催化中空纖維超濾膜及制備方法

在審

• 申請號: 201710096026.4
• 申請日: 2017-02-22
• 公開（公告）號: CN106975359A
• 公開（公告）日: 2017-07-25
• 發明（設計）人: 王秀菊;王立國;許偉穎;何芳;王仲鵬;劉思全;周凱麗;侯凱
• 申請（專利權）人: 濟南大學
• 主分類號: B01D61/14
• 分類號: B01D61/14;B01D63/02;B01D71/68;B01D69/08;B01D67/00;C02F1/44;C02F1/30
• 代理公司: 濟南譽豐專利代理事務所(普通合伙企業)37240
• 代理人: 李茜

技術領域

本發明涉及一種高分子混合基質超濾膜及其制備方法，特別是涉及一種基于摻雜納米Cu₂O的可見光催化中空纖維超濾膜及制備方法。

背景技術

水資源的匱乏和日益嚴重的水污染已成為制約社會進步和經濟發展的瓶頸，新水源開發和廢污水資源化利用也成為全球普遍關注的問題。由于地球上海水資源極為豐富，且產生大量的廢污水，污水資源化和海水淡化已成為解決水資源危機的戰略選擇。在諸多的污水資源化技術中，膜分離技術是最好的選擇之一。

混合基質膜，又稱雜化膜，是將有機和無機成分化學交聯或微觀混合形成的膜，又稱“有機-無機雜化膜”，因兼具無機膜的耐腐蝕、耐熱性和有機膜的高分離性和韌性等優點，成為了研究膜材料改性的熱點之一。近年來，國內外學者采用共混法或溶膠凝膠法制備對紫外光響應的納米無機材料/聚合物雜化超濾膜，使之同時具有光催化和膜分離的多功能性，有著很好的開發與應用前景；如中國專利ZL201410312781.8采用納米無機材料與膜材料共混制備了對紫外光響應的超濾膜，使之在紫外光催化作用下具有對有機污染物的降解性能；鑒于紫外光的光能只占不到5%的太陽光能，嚴重限制了二氧化鈦改性膜的實際應用。因此，通過摻雜或涂覆可見光催化劑制備可見光催化超濾膜，在提高超濾膜的抗污染性的同時，又使超濾膜具有可見光催化活性，拓展超濾膜的應用范圍，是近年來超濾膜研究的熱點。

中國專利CN104383821A采用氧化石墨烯負載核殼結構的磁性粒子@TiO₂制備改性分離膜，認為分離膜對目標污染物牛血清蛋白表現出了良好的光催化降解性能和抗蛋白污染性能，但未在專利申請中闡明所制備膜的分離性能和可見光催化降解性能的優劣，且所述分離膜制備工藝復雜；同時，氧化石墨烯負載核殼結構的磁性粒子@TiO₂制備方法復雜、成本高。中國專利CN104117291A采用TiO2/C雜化氣凝膠改性制備了聚偏氟乙烯膜，所制備的膜在氙燈（可見光）照射下改性PVDF 膜對活性艷紅X-3B 的降解率僅為13.96% ，而在汞燈（紫外光）照射下對活性艷紅X-3B 降解率則為93.28%，可證明所制備的膜仍然是對紫外光響應的超濾膜，而不是可見光催化超濾膜。中國專利CN102989329A通過將AgNO₃、TiO₂共混改性制備超濾膜，事實上是主要利用了AgNO₃的可見光催化活性，且降解速率較慢（專利中采用了光照10小時對亞甲基藍的降解率進行光催化性能表征），無法制備同時用于分離和可見光催化的分離膜；中國專利CN104383820A則將Ag₃PO₄/TiO₂復合物（Ag₃PO₄納米顆粒沉積到TiO₂表面）與聚偏氟乙烯材料共混改性，使改性膜具備可見光催化抗菌防污性能，主要利用沉積在TiO₂表面的Ag₃PO₄顆粒降解分離膜應用過程中吸附的有機物，以減少膜污染，沒有用于制備同時具有分離和可見光催化性能的分離膜；同時，這兩個專利均沒有通過協同效應以充分利用銀鹽和TiO₂的催化性能，僅僅通過共混或沉積而利用了銀鹽或銀鹽與TiO₂各自的催化活性，可見光催化效率較低。中國專利CN102895888A則先制備二氧化鈦/聚偏氟乙烯膜，然后在其表面吸附、還原銀離子來制備可見光響應性聚偏氟乙烯膜，所制備膜的亞甲基藍降解率為33%～51%（可見光照射100mins）；同時，本發明需要在完成二氧化鈦/聚偏氟乙烯膜制備后，再通過吸附銀離子、還原銀離子為銀單質、真空干燥等步驟才能完成專利產品的制備，且制備過程中需要暗室、紫外照射、真空干燥等條件，工藝復雜、制備成本高，產業化難度較大。