本发明专利技术公开了一种银修饰的二氧化钛多层多孔光催化薄膜、其制备方法及其用途，属于膜技术领域。本发明专利技术中光催化薄膜的制备方法包括以下步骤：1）制备多孔氧化铝陶瓷膜支撑体；2）制备银修饰的二氧化钛溶胶；3）制备银修饰的二氧化钛多层多孔光催化薄膜。该二氧化钛多孔膜耦合了光催化和膜分离技术，通过构建具有孔隙梯度的多层结构达到其最大膜通量。本发明专利技术制得的光催化薄膜孔径可控，具有高渗透率、高反应活性、高截留率以及可重复利用等特点，可减少处理系统的运行成本，能够广泛用于水环境中有机污染物的降解以及致病菌的灭活。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种，属于膜
，可用于水环境中有机污染物的降解和致病菌的灭活。
技术介绍
二氧化钛作为一种光催化剂，因其具有较好的化学和热力学稳定性，低毒性以及高量子产率等特点引起了广泛的关注。锐钛矿是二氧化钛光催化活性最高的形式，在紫外光的照射下产生电子空穴对的分离，能够光催化降解环境中的有害污染物。并且，研究发现锐钛矿形式的二氧化钛具有一定的灭菌特性。二氧化钛固定在多孔载体(例如膜)上，使材料能够耦合二氧化钛光催化和膜分离技术。使用涂覆二氧化钛的薄膜强制过滤水环境中的污染物，可提高这种固载化二氧化钛的光催化效率。 为了提高二氧化钛的光催化活性，大量的研究致力于掺入各种各样的金属或非金属元素。其中，银纳米颗粒具有特殊的催化、电学和光学性质，并且，与其它杀菌纳米颗粒相t匕，其表现出更强的杀菌活性和生物相容性。因此，在二氧化钛中掺入银纳米颗粒是一个很好的选择。银和二氧化钛的协同耦合作用是因为两者的功函数不同，形成了肖特基势垒。银能够捕获电子，抑制光生电子空穴对的复合，从而促进复合材料的整个光催化活性。同时，银的掺入使二氧化钛光催化剂附加了杀菌/抗生物污染的功能。 最近，一些研究致力于将银纳米颗粒掺入膜过滤系统。例如，Krylova等人(Journal of Sol-Gel Science and Technology, 50, 216-228)利用溶胶凝胶方法将银纳米颗粒沉积在不同的陶瓷支撑体上(二氧化硅，二氧化钛和二氧化锆);Liu等人(WaterResearch，47，3081-3092)利用层层自组装方法制备了负载银的纳滤和正渗透高分子复合膜；Ma等人(Water Research,44,6104-6114)制备了载银轻基磷灰石/ 二氧化钛微滤膜来处理腐殖酸溶液。Lei 等人(Reactive and Funct1nal Polymers, 71,1071-1076)合成了负载银/氯化银复合纳米粒子的聚丙烯腈纳米纤维膜，其具有较高的光催化活性。Lv等人(Journal of Membrane Science, 331, 50-56)制备了银修饰的多孔陶瓷复合物来灭活大肠杆菌。Yin等人(Journal of Membrane Science, 441, 73-82)将银纳米颗粒附着于聚酰胺膜的表面，使其具有抗生物污染的特性。
技术实现思路
为解决现有技术的不足，本专利技术的目的在于，提供一种，可用于水环境中有机污染物的降解和致病菌的灭活。 本专利技术的技术方案为:银修饰的二氧化钛多层多孔光催化薄膜，其特征是，所述的光催化薄膜具有多层多孔结构。 前述的银修饰的二氧化钛多层多孔光催化薄膜，其特征是，所述的光催化薄膜含有3个光催化层，分别为底层光催化层、中间光催化层和顶层光催化层，底层光催化层含有3个亚层，中间光催化层含有2个亚层，顶层光催化层含有1个薄层。 制备前述的银修饰的二氧化钛多层多孔光催化薄膜的方法，其特征是，包括以下步骤:(1)制备多孔氧化铝陶瓷膜支撑体采用模具挤压成型法制得多孔氧化铝陶瓷膜支撑体，并使用砂纸反复打磨支撑体圆片，得到光滑的表面；(2)制备银修饰的二氧化钛溶胶采用溶胶凝胶法制得银修饰的二氧化钛溶胶，共配置3种含不同重量的聚丙二醇与环氧乙烷的加聚物P-123的银修饰的二氧化钛溶胶，其重量百分比分别为5%、2%和1%，分别对应制备光催化薄膜的底层光催化层、中间光催化层、顶层光催化层，银的摩尔百分比均为1% ；(3)制备银修饰的二氧化钛多层多孔光催化薄膜称取0.3g的聚乙烯醇均匀涂在步骤(1)中制得的膜支撑体的一面，并置于空气中干燥；使用浸溃提拉镀膜机将风干的膜支撑体浸入步骤(2)制得的银修饰的二氧化钛溶胶中，浸溃60s后以2mm/s的速度进行提拉；随后将镀膜于105°C下进行烘干，15min后放入马弗炉内，于500°C下烧结lh ;将烧结得到的膜重复以上操作:浸溃、提拉、烘干、烧结，重复操作5次后，再将其置于功率60W的紫外灯下照射lh，即得到银修饰的二氧化钛多层多孔光催化薄膜。 前述的银修饰的二氧化钛多层多孔光催化薄膜的制备方法，其特征是，上述步骤 (1)中，模具挤压成型法的具体操作为:称取5.5 g的氧化铝粉末放入制膜模具中，使用单向液压机依次施加50kN、100kN的力，各挤压3min ;将加压成型制得的胚体放入马弗炉内进行高温烧结；胚体于1250°C下烧结24h后，自然冷却至室温，制备出直径为25mm，厚度为2mm的氧化铝陶瓷支撑体圆片。 前述的银修饰的二氧化钛多层多孔光催化薄膜的制备方法，其特征是，上述步骤 (2)中，溶胶凝胶法的具体操作为:取聚丙二醇与环氧乙烷的加聚物P-123加入异丙醇溶剂中，得到溶液A ;将硝酸银溶于异丙醇溶剂中，室温下连续搅拌60min，得到溶液B ;剧烈搅拌溶液A，同时将溶液B逐滴加入到溶液A中，随后再加入硝酸溶液，最后逐滴加入钛酸四异丙酯和超纯水，于黑暗条件下将混合液连续搅拌12h，得到银修饰的二氧化钛溶胶，其中，所述异丙醇、硝酸、钛酸四异丙酯、超纯水的摩尔比为60:4:1:4。 本专利技术还公开了银修饰的二氧化钛多层多孔光催化薄膜的用途，其特征是，所述的光催化薄膜用于水环境中有机污染物的降解和致病菌的灭活。 本专利技术所达到的有益效果:1、该二氧化钛多孔膜耦合了光催化和膜分离技术，通过构建具有孔隙梯度的多层结构达到其最大膜通量；2、利用银对二氧化钛光催化薄膜进行修饰，不仅提高了二氧化钛光生电子空穴对的分离，促进了整个多层薄膜的光催化活性，同时也增加了材料本身杀菌及抗生物污染的能力；3、本专利技术制得的光催化薄膜孔径可控，光催化薄膜厚度约300nm，二氧化钛负荷量约70 μ g/cm2，比表面积约50m2/g，孔隙率约40%，聚乙二醇截留率约80%，纯水通量约120L/m2/h/bar，具有高渗透率、高反应活性、高截留率等特点；4、该光催化薄膜可重复利用且有机污染物降解及致病菌灭活的效率无明显下降，在光催化薄膜反应器中对罗丹明B的去除速度可达1000mg/m2/h，对大肠杆菌的去除可达7级对数去除率(7-log)。 【附图说明】 图1为银修饰的二氧化钛多层多孔光催化薄膜的场发射扫描电子显微镜(FESEM)低倍图像(a)和高倍图像(b)；图2为银修饰的二氧化钛多层多孔光催化薄膜的透射电子显微镜(TEM)图像；图3为光催化膜反应器在死端过滤模式下运行的示意图；图中各主要附图标记的含义为:1 一起泡发生器，2—进料箱，3—剪销阀，4一高压计量泵，5一压力传感器，6一计算机，7一紫外灯，8一膜单位模块，9一错流阀，10一螺动泵，11 一电子天平，12—取样点；图4为未修饰银的与修饰了银的二氧化钛多层多孔光催化薄膜对罗丹明B的去除效果对比图；图5为未修饰银与修饰了银的二氧化钛多层多孔光催化薄膜重复利用时对大肠杆菌的去除效果对比图。 【具体实施方式】 下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。 实施例1为本专利技术的制备例，实施例2为该光催化薄膜对水中污染物罗丹明B的光催化降解实施例，实施例3为该光催化薄膜对大肠杆菌的灭活实本文档来自技高网...
【技术保护点】
银修饰的二氧化钛多层多孔光催化薄膜，其特征是，所述的光催化薄膜具有多层多孔结构。
【技术特征摘要】
1.银修饰的二氧化钛多层多孔光催化薄膜，其特征是，所述的光催化薄膜具有多层多孔结构。2.根据权利要求1所述的银修饰的二氧化钛多层多孔光催化薄膜，其特征是，所述的光催化薄膜含有3个光催化层，分别为底层光催化层、中间光催化层和顶层光催化层，底层光催化层含有3个亚层，中间光催化层含有2个亚层，顶层光催化层含有I个薄层。3.制备权利要求1或2中所述的银修饰的二氧化钛多层多孔光催化薄膜的方法，其特征是，包括以下步骤: (1)制备多孔氧化铝陶瓷膜支撑体 采用模具挤压成型法制得多孔氧化铝陶瓷膜支撑体，并使用砂纸反复打磨支撑体圆片，得到光滑的表面； (2)制备银修饰的二氧化钛溶胶 采用溶胶凝胶法制得银修饰的二氧化钛溶胶，共配置3种含不同重量的聚丙二醇与环氧乙烷的加聚物P-123的银修饰的二氧化钛溶胶，其重量百分比分别为5%、2%和1%，分别对应制备光催化薄膜的底层光催化层、中间光催化层、顶层光催化层，银的摩尔百分比均为1% ； (3)制备银修饰的二氧化钛多层多孔光催化薄膜 称取0.3g的聚乙烯醇均匀涂在步骤(I)中制得的膜支撑体的一面，并置于空气中干燥；使用浸溃提拉镀膜机将风干的膜支撑体浸入步骤(2)制得的银修饰的二氧化钛溶胶中，浸溃60s后以2mm/s的速度进行提拉；随后将镀膜于105°C下进行烘干，15min后放入马弗炉内，于500°C下烧...
【专利技术属性】
技术研发人员：李轶，张弛，王大伟，金凤来，蔡玮，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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