[發明專利]一種用于污水處理的可回收耐高溫光催化薄膜及制備方法

在審

• 申請號: 201810782023.0
• 申請日: 2018-07-17
• 公開（公告）號: CN108855236A
• 公開（公告）日: 2018-11-23
• 發明（設計）人: 李丹;蔡宗英;趙宏強
• 申請（專利權）人: 成都市水瀧頭化工科技有限公司
• 主分類號: B01J31/38
• 分類號: B01J31/38;B01J35/06;B01J37/34;C02F1/30;C02F101/34;C02F101/38
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本發明屬于污水處理的技術領域，提供了一種用于污水處理的可回收耐高溫光催化薄膜及制備方法。該方法將聚酰亞胺、聚乙烯吡咯烷酮、鈦酸四丁酯和絡合劑加入N,N?二甲基乙酰胺中制成紡絲液，靜電紡絲得到沉積納米二氧化鈦的復合中空膜，然后與可溶性鈷鹽、可溶性鈰鹽的乙醇溶液反應，最后低溫熱處理和高溫煅燒，制得納米二氧化鈦?氧化鈷?二氧化鈰/聚酰亞胺復合中空膜。與傳統方法相比，本發明制備的復合催化膜，光催化劑在薄膜中負載牢固而均勻，催化活性高，催化降解污染物的能力強，并且耐高溫性好，可用于高溫污水的凈化處理，同時易于回收，環保性好，適合規模化推廣應用。

技術領域

本發明屬于污水處理的技術領域，提供了一種用于污水處理的可回收耐高溫光催化薄膜及制備方法。

背景技術

隨著世界工業化發展，水污染日益嚴重，水中的污染物也呈現出多樣化的趨勢，常見的污染物包括有毒重金屬、自然毒素、藥物、有機污染物等。常見的凈化技術有氯氣、臭氧和紫外線消毒以及過濾、吸附、靜置等，但是這些方法對新生的污染物往往不是非常有效，并且可能導致二次污染。近年來，由于光催化技術無污染、安全等特點，利用光催化技術處理與降解污染物已經成為了環境領域的研究熱點。

在傳統的光催化氧化工藝中，細小的催化劑顆粒（常在微米或納米的范圍）一般被涂覆于一個較大的載體表面，或者被懸浮地分散在被處理的溶液中。涂覆法有負載的催化劑顆粒量有限的局限而且會造成催化劑的有效表面積減少而導致催化劑的活性下降。懸浮法一般可實現較高的反應效率，但催化劑不易從處理后液體中分離或回收利用，常造成排出液易產生二次污染和催化劑使用成本較高的問題。

為利用懸浮法的優勢而有效地克服其存在的問題，光催化氧化與膜技術的組合工藝在近些年被發展起來。這種使用光催化－膜復合技術而形成的裝置常被稱為光催化膜反應器。因為膜技術能簡單有效地實現光催化劑顆粒的分離，因此光催化－膜復合技術或光催化膜反應器在近幾年受到很大重視并快速發展，在光催化氧化研究領域中已占有重要地位。

中國發明專利申請號201210345513.7公開了一種二氧化鈦光催化薄膜及其制備方法。二氧化鈦光催化薄膜具有海綿狀的多孔結構，孔沿生長方向的長度為200~800nm，沿垂直于生長方向的最大寬度為10~300nm。該光催化薄膜的制備方法，包括步驟：采用磁控濺射方法在基體沉積柱狀結構的鈦膜，沉積壓力為0.1~1Pa；通過陽極氧化鈦膜制備多孔結構的二氧化鈦，濺射沉積的鈦膜作為陽極，石墨作為陰極，電解液為氟化銨、水和有機飽和醇的混合溶液，恒定電壓為25~50v；熱處理后得到二氧化鈦光催化薄膜。但存在二氧化鈦分散性差，復合膜耐熱性差的缺點。

中國發明專利申請號201710983715.7公開了一種泡沫金屬-石墨烯復合襯底上的光催化薄膜及制備方法，具體是以泡沫金屬-石墨烯復合材料為襯底，先使用電子回旋共振-等離子體增強金屬有機物化學氣相沉積方法依次進行氮化處理泡沫金屬-石墨烯復合襯底、制備Ga_xZn_1-xN_xO_1-x緩沖層和制備n型Ga_xZn_1-xN_xO_1-x層，接著使用熱聚合方法制備p型g-C₃N₄層，最后使用磁控濺射方法制備貴金屬納米顆粒層。但存在光催化劑負載分散不均，光催化活性較低等缺點。

綜上所述，目前常用的光催化復合膜中，直接采用涂覆的工藝技術，存在光催化材料負載性差，分散不均易團聚的問題，同時膜的耐熱性不佳，影響了光催化活性和污水處理效果，并且難以有效回收利用，造成資源的浪費，因此開發一種可有效回收的耐高溫高催化活性的光催化薄膜有著重要的意義。

發明內容