[發明專利]一種光催化中空纖維超濾膜及其制備方法

在審

• 申請號: 201710533554.1
• 申請日: 2017-07-03
• 公開（公告）號: CN107198974A
• 公開（公告）日: 2017-09-26
• 發明（設計）人: 馮再;陳偉
• 申請（專利權）人: 四川恒創博聯科技有限責任公司
• 主分類號: B01D67/00
• 分類號: B01D67/00;B01D69/02;B01D69/08;B01D71/26;B01D71/34;B01D71/42;B01D71/56;B01D71/64;B01D71/68;C02F3/34;B01J23/89;B01J23/31;C02F101/22
• 代理公司: 成都正華專利代理事務所(普通合伙)51229
• 代理人: 李蕊

技術領域

本發明屬于中空纖維超濾膜技術領域，具體涉及一種光催化中空纖維超濾膜及其制備方法。

背景技術

在當代工業生產中，超濾膜是常用的過濾用品，膜分離技術是當代新型、高效的分離技術，能滿足現代工業節能、提高生產效率、原材料的再利用和消除環境污染等方面的需要。超濾膜是介于微濾膜和納濾膜之間的一種以壓力驅動的膜，超濾膜的工業應用十分廣泛，已成為新型化工單元操作之一，可用于分離、濃縮、純化生物制品，醫藥制品以及食品工業中，還可用于血液處理、廢水處理和超純水制備中的終端處理裝置。但現有的超濾膜存在光催化性能低，抗污染效果不好，重金屬吸附效果差等問題。

發明內容

針對現有技術中的上述不足，本發明提供了一種光催化中空纖維超濾膜及其制備方法，可有效解決現有技術中存在的光催化性能低，抗污染效果不好，重金屬吸附性能差等問題。

為實現上述目的，本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種光催化中空纖維超濾膜，包括以下重量份的組分：聚合物膜材料15-25份、光催化材料2-6份、杏鮑菇菌絲體粉3-6份、致孔劑8-15份、表面活性劑0.3-1.2份、親水劑5-10份、添加劑1-3份和溶劑60-80份；其中，杏鮑菇菌絲體粉通過以下方法制備得到：用液氮將杏鮑菇菌絲體研磨粉碎，然后干燥至水分含量低于8%，制得。

進一步地，一種光催化中空纖維超濾膜，包括以下重量份的組分：聚合物膜材料20份、光催化材料4份、杏鮑菇菌絲體粉4份、致孔劑12份、表面活性劑0.6份、親水劑7份、添加劑2份和溶劑75份。

進一步地，聚合物膜材料為聚砜、聚醚砜、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、聚烯烴、聚酰胺和聚酰亞胺中的一種或幾種。

進一步地，光催化材料為二氧化鈦、鎢酸鉍、氧化鋅、氧化鐵、三氧化二鋁、氧化錫、金屬或稀土元素或石墨烯摻雜的二氧化鈦和金屬或稀土元素或石墨烯摻雜的鎢酸鉍中的一種或幾種。

進一步地，致孔劑為聚乙二醇（PEG）和/或聚乙烯吡咯烷酮（PVPK）。

進一步地，表面活性劑為吐溫-80、乙二醇、丙三醇、脂肪酸甘油酯、脂肪酸山梨坦和十二烷基苯磺酸鈉中的一種或幾種。

進一步地，親水劑為丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、α-甲基丙烯酸和甲基丙烯酸縮水甘油酯中的一種或幾種。

進一步地，添加劑為殼聚糖、海泡石和膨潤土中的一種或幾種；溶劑為N,N-二甲基乙酰胺（DMAc）、N,N-二甲基甲酰胺（DMF）和N-甲基吡咯烷酮（NMP）中的一種或幾種。

上述光催化中空纖維超濾膜的制備方法，包括以下步驟：

（1）將溶劑、光催化材料、杏鮑菇菌絲體粉、致孔劑、表面活性劑、親水劑和添加劑依次加入溶解罐中，攪拌至完全溶解；

（2）將聚合物膜材料加入步驟（1）所得物中，于40-50℃攪拌至完全溶解，然后自然冷卻至室溫，靜置脫泡22-24h，得鑄膜液；

（3）采用傳統的干-濕法紡絲工藝，控制鑄膜液流速為5-8mL/min，鑄膜液溫度為50-60℃，超純水凝固浴溫度為15-25℃，凝固時間為1-3min；

（4）將步驟（3）所得物置于超純水中浸泡、沖洗，然后再于50%甘油溶液中浸泡36-48h，最后室溫干燥，制得。

本發明提供的光催化中空纖維超濾膜及其制備方法，具有以下有益效果：

（1）當光催化材料為金屬摻雜的二氧化鈦時尤其是鐵、錳摻雜的二氧化鈦，利用鐵、錳的金屬表面等離子體作用以及二者的相互促進作用，有效阻止了光生電子-空穴對的復合，極大地提高了光催化活性，由于金屬離子的作用，拓寬了光敏波長的范圍，提高了太陽光的利用率， 同時還極大地增大了二氧化鈦的光催化活性。

（2）配方中還加入了杏鮑菇菌絲體粉本身可以吸附污染物中的有機染料，其金屬錳還會促進杏鮑菇中酶，如漆酶的活性，更有助于吸附污染物中的染料及其他有害物質，還可以利用污染物中的重金屬，并與其結合，促進酶的活性，從而起到降解污染物中重金屬的作用，同時漆酶還能起到抑菌作用，使光催化中空纖維超濾膜不受細菌的侵害，延長了其使用壽命。

（3）配方中的添加劑殼聚糖、海泡石和膨潤土有吸附作用，可以去除污染物中的重金屬，其與杏鮑菇菌絲體粉在處理污染物重金屬上起到協同作用。

（4）通過表面活性劑將聚合物膜材料進行改性，使疏水的聚合物膜材料表面生成自由基團而被激活，然后再與親水劑進行結合，引入親水基團，使親水性基團被化學鍵合在膜表面，進一步提高了超濾膜的親水性。