当前位置: 首页 > 专利查询>江苏大学专利>正文

一种光芬顿自清洁膜的制备方法及其应用技术

技术编号:21443149 阅读:24 留言:0更新日期:2019-06-26 01:49
本发明专利技术属环境功能材料制备技术领域,具体涉及一种光芬顿自清洁膜的制备方法及其应用;步骤为:先将聚偏氟乙烯膜用乙醇预浸湿,然后将聚偏氟乙烯膜浸泡在单宁酸水溶液中,得到的膜记为PVDF/TA膜;用去离子水清洗后转移到六水三氯化铁水溶液中浸泡,清洗后,干燥得到PVDF/TA‑Fe(III)膜;再浸入六水三氯化铁水溶液中,在一定的水浴温度条件下孵育,取出膜用去离子水漂洗,经干燥,得到自清洁膜材料,记作PVDF/TA/β‑FeOOH;本发明专利技术将光芬顿反应耦合膜分离技术,提高了膜的抗污性能;并且能够高效的分离不同的油水乳液,在10min其膜通量恢复率高达98%以上,延长了膜的使用寿命,降低成本。

Preparation and Application of a Light Fenton Self-cleaning Film

The invention belongs to the technical field of preparation of environmental functional materials, and specifically relates to the preparation method and application of a photofenton self-cleaning film. The steps are as follows: first, the polyvinylidene fluoride film is prewetted with ethanol, then the polyvinylidene fluoride film is immersed in tannic acid aqueous solution, and the obtained film is marked as PVDF/TA film; after cleaning with deionized water, it is transferred to the aqueous solution of ferric chloride hexahydrate for immersion, and after cleaning. The PVDF/TA_Fe(III) membrane was obtained by drying, then immersed in the aqueous solution of ferric trichloride hexahydrate, incubated at a certain water bath temperature, the membrane was rinsed with deionized water, and then dried to obtain self-cleaning membrane material, which was recorded as PVDF/TA/beta_FeOH. The photofenton reaction coupled membrane separation technology improved the fouling resistance of the membrane, and could efficiently separate different oil-water emulsions. The recovery rate of membrane flux is over 98% in 10 minutes, which prolongs the service life of the membrane and reduces the cost.

【技术实现步骤摘要】
一种光芬顿自清洁膜的制备方法及其应用
本专利技术属环境功能材料制备
,具体涉及一种光芬顿自清洁膜的制备方法及其应用。
技术介绍
地球表面大约四分之三覆盖着水,其中很大一部分是含盐的水或被污染的水。其中,工业产生的含油废水、城市污水和石油泄漏事故产生的油污对全球环境和人类安全构成了巨大威胁。通常采用撇油器、气浮、混凝絮凝、离心分离、膜分离等多种工艺和方法对含油废水进行净化。其中,膜分离是一种高效、低成本、无二次污染、操作简单、节能的含油废水处理方法。然而,过滤膜的污染限制了其在含油废水处理中的大规模应用。分离过程中,油滴附着在膜表面或堵塞膜孔,导致渗透通量严重下降,分离性能下降。近年来,许多研究表明,超亲水和水下超疏油膜具有良好的抗油污性能。即使如此,这种防污膜在长期使用中仍不可避免地受到污染,导致渗透通量和分离性能下降;因此,开发具有较高通量回收率的自清洗膜是非常必要的。高级氧化技术在降解有机污染物方面具有巨大的潜力。光催化是一种可持续和绿色技术,被耦合膜分离技术用于水净化;光诱导自清洁法是一种非常有效、简便的处理污染膜的方法,因为在可见光或紫外光照射下,附着在膜表面的有机污染物会被降解。虽然光催化耦合膜分离提高了膜的自清洗性能,但费时的光催化或自清洗过程(通常超过60分钟)以及膜孔中油污的不完全降解仍然阻碍了膜在含油废水修复中的应用。
技术实现思路
针对现有技术的不足,本专利技术旨在解决所述问题之一;本专利技术提供一种光芬顿自清洁膜的制备方法;将光芬顿反应耦合膜分离技术,大大提高了膜的抗污性能;制备的膜表现出超亲水/水下超疏油性,能够高效的分离不同的油水乳液,展现出快速的和强劲的自清洁性。为了实现以上目的,本专利技术采用的技术方案是:一种光芬顿自清洁膜的制备方法,按照下述步骤进行:步骤1、聚偏氟乙烯膜(PVDF)的表面修饰:先将聚偏氟乙烯膜用乙醇预浸湿,然后将聚偏氟乙烯膜浸泡在单宁酸(TA)水溶液中,得到的膜记为PVDF/TA膜;用去离子水清洗PVDF/TA膜,转移到六水三氯化铁(FeCl3·6H2O)水溶液中浸泡一段时间,用去离子水冲洗后,在室温下干燥得到的膜记为PVDF/TA-Fe(III)膜;步骤2、自清洁膜的制备:将一片步骤1中得到的PVDF/TA-Fe(III)膜浸入FeCl3·6H2O水溶液中,在一定的水浴温度条件下孵育一定时间,取出膜用去离子水漂洗,经干燥,得到自清洁膜材料,记作PVDF/TA/β-FeOOH。优选的,步骤1中所述的聚偏氟乙烯膜可替换为聚四氟乙烯膜,聚碳酸酯膜或聚醚砜膜。优选的,步骤1中所述单宁酸水溶液的浓度为2-5mg/mL;所述聚偏氟乙烯膜浸泡在单宁酸水溶液中的浸泡时间为5-10min。优选的,步骤1中所述FeCl3·6H2O水溶液浓度为浓度为2-5mg/mL;所述浸泡一段时间为5-10min。优选的,步骤2中所述FeCl3·6H2O水溶液浓度为0.2-0.6wt%。优选的,步骤2中所述一定的水浴温度条件为60-90℃;所述孵育一定时间为12-24h。优选的,步骤2中所述干燥的温度为40℃。所述自清洁膜材料具有超亲水/水下超疏油性,制备方法简单,具有一些潜在的应用,如能够高效的分离不同的油水乳液,展现出快速的和强劲的自清洁性。本专利技术的有益效果在于:(1)本专利技术的制备方法简单易行、操作易控,适于推广使用。(2)本专利技术通过丹宁酸和铁离子组装到膜表面,既能增强亲水性又能为光芬顿催化剂的生长提供活性位点有利于增强膜的稳定性。本专利技术中,丹宁酸和铁离子螯合层所起到的位点作用对材料制备至关重要。(3)本专利技术将光芬顿反应耦合膜分离技术,大大提高了膜的抗污性能;制备的膜表现出超亲水/水下超疏油性,能够高效的分离不同的油水乳液,展现出快速的和强劲的自清洁性,10min其通量恢复率高达98%以上,延长膜的使用寿命,降低成本。附图说明图1为PVDF,PVDF/TA-Fe(III)和实施例1制备的PVDF/TA/β-FeOOH的扫描电镜图和原子力显微镜图。图2为PVDF,PVDF/TA-Fe(III)和实施例1制备的PVDF/TA/β-FeOOH的XRD谱图。图3为实施例1制备的PVDF/TA/β-FeOOH的水下不同油接触角图。图4为实施例1制备的PVDF/TA/β-FeOOH对不同油水乳液的分离效率和通量图。图5为实施例1制备的PVDF/TA/β-FeOOH在豆油污染前和光芬顿清洁后水接触角和水下油接触角图。图6为实施例1制备的PVDF/TA/β-FeOOH重复乳液分离通量和分离效率图。图7为实施例1制备的PVDF/TA/β-FeOOH分离乳液时间-通量变化图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步描述:实施例1:(1)商售聚偏氟乙烯膜的表面修饰:先用乙醇预浸湿一片商售聚偏氟乙烯膜,然后将聚偏氟乙烯膜浸泡在浓度为2mg/mL单宁酸水溶液中5min,然后用去离子水冲洗附带单宁酸的聚偏氟乙烯膜,记为PVDF/TA膜,再转移到浓度为2mg/mL的FeCl3·6H2O水溶液中5min,用去离子水冲洗后,在室温下干燥得到PVDF/TA-Fe(III)膜;(2)自清洁膜的制备:将一片PVDF/TA-Fe(III)膜浸入浓度为0.4wt%FeCl3·6H2O水溶液中,60℃水浴温度条件下孵育24h,取出膜用去离子水漂洗,40℃干燥,得到自清洁膜,记为PVDF/TA/β-FeOOH。实施例2:(1)商售聚偏氟乙烯膜的表面修饰:先用乙醇预浸湿聚偏氟乙烯膜,然后将聚偏氟乙烯膜浸泡在浓度为3.5mg/mL单宁酸水溶液中8min,然后用去离子水冲洗附带单宁酸的聚偏氟乙烯膜,记为PVDF/TA膜,再转移到浓度为3.5mg/mL的FeCl3·6H2O水溶液中8min,用去离子水冲洗后,在室温下干燥得到PVDF/TA-Fe(III)膜;(2)自清洁膜的制备:将PVDF/TA-Fe(III)膜浸入浓度为0.2wt%的FeCl3·6H2O水溶液中,75℃水浴温度条件下孵育18h,取出膜用去离子水漂洗,40℃干燥,得到自清洁膜,记为PVDF/TA/β-FeOOH。实施例3:(1)商售聚偏氟乙烯膜的表面修饰:先用乙醇预浸湿聚偏氟乙烯膜,然后将聚偏氟乙烯膜浸泡在浓度为5mg/mL单宁酸水溶液中10min,然后用去离子水冲洗附带单宁酸的聚偏氟乙烯膜,记为PVDF/TA膜,再转移到浓度为5mg/mL的FeCl3·6H2O水溶液中10min,用去离子水冲洗后,在室温下干燥得到PVDF/TA-Fe(III)膜;(2)自清洁膜的制备:将PVDF/TA-Fe(III)膜浸入浓度为0.6wt%的FeCl3·6H2O水溶液中,90℃水浴温度条件下孵育12h,取出膜用去离子水漂洗,40℃干燥,得到自清洁膜,记为PVDF/TA/β-FeOOH。图1为PVDF,PVDF/TA-Fe(III)和实施例1制备的PVDF/TA/β-FeOOH的扫描电镜图和原子力显微镜图;PVDF膜呈多孔结构,平均孔径约为0.22μm(图1中a1和a2分别为PVDF在1μm和500nm条件下的扫描电镜图)。由于在膜表面覆盖了TA-Fe(III)网络(图1中b1和b2分别为PVDF/TA-Fe(III)在1μm和500nm条件下的扫描电镜图),因此PVDF/TA-F本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光芬顿自清洁膜的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1、先将聚偏氟乙烯膜用乙醇预浸湿,然后将聚偏氟乙烯膜浸泡在单宁酸水溶液中,得到的膜记为PVDF/TA膜;用去离子水清洗PVDF/TA膜,转移到六水三氯化铁水溶液中浸泡一段时间,用去离子水冲洗后,在室温下干燥得到的膜记为PVDF/TA‑Fe(III)膜;步骤2、将步骤1中得到的PVDF/TA‑Fe(III)膜浸入六水三氯化铁水溶液中,在一定的水浴温度条件下孵育一定时间,取出膜用去离子水漂洗,经干燥,得到自清洁膜材料,记作PVDF/TA/β‑FeOOH。

【技术特征摘要】
1.一种光芬顿自清洁膜的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1、先将聚偏氟乙烯膜用乙醇预浸湿,然后将聚偏氟乙烯膜浸泡在单宁酸水溶液中,得到的膜记为PVDF/TA膜;用去离子水清洗PVDF/TA膜,转移到六水三氯化铁水溶液中浸泡一段时间,用去离子水冲洗后,在室温下干燥得到的膜记为PVDF/TA-Fe(III)膜;步骤2、将步骤1中得到的PVDF/TA-Fe(III)膜浸入六水三氯化铁水溶液中,在一定的水浴温度条件下孵育一定时间,取出膜用去离子水漂洗,经干燥,得到自清洁膜材料,记作PVDF/TA/β-FeOOH。2.根据权利要求1所述的一种光芬顿自清洁膜的制备方法,其特征在于,步骤1中所述的聚偏氟乙烯膜可替换为聚四氟乙烯膜,聚碳酸酯膜或聚醚砜膜。3.根据权利要求1所述的一种光芬顿自清洁膜的制备方法,其特征在于,步骤1中所述单宁...

【专利技术属性】
技术研发人员:谢阿田崔久云杨瑾陈阳阳戴江栋李春香闫永胜
申请(专利权)人:江苏大学
类型:发明
国别省市:江苏,32

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1