[發明專利]一種殼聚糖改性的納米TiO2

有效

• 申請號: 202010138737.5
• 申請日: 2020-03-03
• 公開（公告）號: CN111186881B
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 朱軼寧;徐卿;仲超
• 申請（專利權）人: 泰州九潤環保科技有限公司
• 主分類號: C02F1/44
• 分類號: C02F1/44;C02F1/32;B01D61/14;B01D67/00;B01D71/34;B01D71/36;B01D71/42;B01D71/64;B01D71/68;B01J31/06;B01J21/06;C02F101/30
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本發明涉及一種殼聚糖改性的納米TiO₂光催化超濾膜的制備方法，屬于膜分離和水處理技術領域。針對傳統納米TiO₂易團聚，且復合于分離膜上易不斷流失的技術問題，開發出了一種改進的TiO₂光催化超濾膜的制備方法。該方法通過氨基硅烷偶聯劑為橋梁，在納米TiO₂表面接枝疏松的交聯殼聚糖，能有效打開納米TiO₂粒子的團聚，使其在分離膜上高度分散，且其粒徑較未改性的膨脹了3?5倍，有效阻止光催化膜運行中納米TiO₂的流失。本發明制備得到的改性光催化超濾膜在廢水處理過程中能維持分離膜的長時間高效穩定運行，運行10h后水通量衰減系數遠低于未改性的分離膜，具有廣泛的應用前景。

技術領域

本發明涉及一種殼聚糖改性的納米TiO₂光催化超濾膜的制備方法，屬于膜分離和水處理技術領域。

背景技術

膜制備和應用領域中，單一功能的膜分離技術已經難以滿足社會工業生產和環境污染防治日益提高的技術需求。尤其是在水處理應用領域，盡管膜分離技術一直作為一種快速、高效、實用的技術而應用于不同水質條件和不同需求的水污染防治工程，但因其功能單一，已經嚴重制約膜分離技術的更廣泛應用和深入推廣。因此具有多功能的新型膜分離技術的研制、開發、應用和推廣是膜工業發展不可忽視的前沿方向。

作為一門新興的污染治理技術，光催化降解有機污染物正受到越來越多的重視。它應用于降解環境有機污染物具有將大部分有機污染物完全轉化成水、二氧化碳等即完全礦化的能力。光催化劑本身的成本相對低廉，且化學性質穩定、無毒、環境友好。將光催化技術與膜分離技術進行耦合，能夠有效克服單個處理工藝的技術缺陷，近年來逐漸成為國內外學者研究的熱點。TiO₂半導體光催化劑是最早發現的一種光催化劑，其能在紫外光照射下與H₂O、O₂或OH^-作用產生包括羥基自由基在內的活性氧物種，羥基自由基能徹底將幾乎所有的有機物降解為H₂O、CO₂等無機小分子，且其價格低廉、安全無毒，也是最常用的一種光催化劑。將TiO₂光催化負載于分離膜能夠充分發揮膜的分離特性和光催化劑的降解效應，將廢水中的有機物進行快速有效的相分離和礦化，從而提升分離膜的分離性能和抗污染性能。

傳統溶膠凝膠法制備的納米級的TiO₂盡管具備較高的光催化性能，但因其粒徑小于大多廢水處理分離膜的孔徑，復合后所得光催化膜在分離過程中納米TiO₂會不斷的流失，影響光催化膜的穩定運行。且由于納米級的TiO₂的表面能相對較高，粒子極易團聚，在分離膜中無法分散均勻，限制了其在分離膜中的光催化性能。

本發明針對上述技術問題，開發出了一種改進的TiO₂光催化超濾膜的制備方法。該方法通過氨基硅烷偶聯劑為橋梁，在納米TiO₂表面接枝疏松的交聯殼聚糖，得到的改性納米TiO₂粒子能有效分散開，且其粒徑較未改性的膨脹了3-5倍，有效阻止光催化膜運行中納米TiO₂的流失。同時，無機粒子TiO₂和改性物質殼聚糖均能改善超濾膜的親水性，進一步提升膜的抗污染性能。本發明制備原料豐富、綠色環保、價格低廉，制備工藝簡單易操作，所得光催化超濾膜廢水處理效率高，具有廣泛的應用前景。

發明內容

本發明的目的在于提供一種殼聚糖改性的納米TiO₂光催化超濾膜的制備方法，包括如下的制備步驟：

（1）將經傳統制備方法制備的納米TiO₂分散于去離子水中，超聲分散1-3h，加入氨基硅烷偶聯劑，于30-50℃回流反應2-4h，使TiO₂表面接枝大量氨基，將反應液離心分離，得到的產物備用；