二氧化钛纤维复合陶瓷分离膜及其制备方法技术

本发明专利技术涉及分离膜材料技术领域，尤其涉及一种二氧化钛纤维复合陶瓷分离膜及其制备方法。所述二氧化钛纤维复合陶瓷分离膜为中空结构或者中空多孔结构，所述二氧化钛纤维复合陶瓷分离膜比表面积大于或等于25m

Titanium dioxide fiber composite ceramic separation membrane and its preparation method

The invention relates to the technical field of membrane separation material, in particular to a titanium dioxide fiber composite ceramic separation membrane and a preparation method. The TiO2 fiber composite ceramic separation membrane is a hollow structure or a hollow porous structure. The TiO2 fiber composite ceramic separation membrane has a specific surface area greater than or equal to 25m.

【技术实现步骤摘要】
二氧化钛纤维复合陶瓷分离膜及其制备方法
本专利技术涉及分离膜材料
，尤其涉及一种二氧化钛纤维复合陶瓷分离膜及其制备方法。
技术介绍
一般的天然水体中含有几十种有机物，这些有机物主要包括天然有机物和人工合成有机物。其中，人工合成有机物易残留、难降解，具有很强的致癌和致畸变作用，而天然有机物中的微生物，包括细菌和病毒也对人体健康造成威胁。随着人类水资源的大量使用，导致水资源越来越紧缺，为了解决人类水资源在使用过程中因为含有有机物而导致的不可再重复利用问题，科研人员研究开发了膜分离技术。通过膜分离技术的方法去除水体中的各类杂质和有机物，将天然水体转化为可以直接使用的生活用水，并且这种方法已经成为全球淡水供应的一个重要途径。在所有的膜分离技术中，陶瓷分离膜具有耐温性好、化学稳定性和机械性能高的特点，被广为使用。但在实际使用中陶瓷分离膜易于受到有机物污染，造成膜通量下降较快，需频繁清洗，因此运行费用较高。同时大部分被分离出的有机污染物不能够直接分解去除，需要二次处理。光催化技术是近年来最活跃的环保技术之一，其基本原理是：半导体催化剂在紫外光照下，价电子跃迁，形成电子-空穴对，在水中生成大量具有强氧化能力的自由基。在半导体催化剂中，二氧化钛因其光催化特性优越，化学性质稳定，成本低且无毒而备受关注，并被应用于降解有机污染物。申请号为200510046986.7的中国专利技术公开一种二氧化钛纳米管复合膜及其制备方法和应用，具体是将二氧化钛纳米管通过溶胶凝胶技术制成溶胶，将氧化铝膜片浸渍于二氧化钛溶胶中，经过烧结，即可得到二氧化钛纳米管复合膜。申请号为200610134322.0的中国专利公开了一种掺杂二氧化钛纳米管复合膜及其制备方法和应用，具体是将掺杂硅的二氧化钛材料与陶瓷膜复合在一起，实现了光催化与膜分离一体化的功能。申请号为200910010282.2中国专利公开一种多功能光催化复合陶瓷分离膜及其制备方法和应用，具体采用溶胶凝胶法先在多孔陶瓷表面形成了羟基磷灰石，然后经过第二次采用溶胶凝胶法，在羟基磷灰石表面形成银-二氧化钛复合膜，提高分离膜的抗污染性能。然而这些专利技术在实际应用中仍存在不足：(1)二氧化钛与污染物的接触面积有限，导致光降解有机污染物和灭菌的效率不高；(2)复合膜制备过程中，陶瓷基膜的孔隙率损失较大，导致复合膜的水通量降低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有二氧化钛复合陶瓷膜存在的比表面积小带来的有机污染物降解和灭菌效率不高、且陶瓷基膜的孔隙率损失较大导致复合膜水通量下降等问题，提供一种二氧化钛纤维复合陶瓷分离膜。同时，本专利技术还相应的提供所述二氧化钛纤维复合陶瓷分离膜的制备方法。为达到上述专利技术目的，本专利技术实施例采用了如下的技术方案：一种二氧化钛纤维复合陶瓷分离膜，所述二氧化钛纤维复合陶瓷分离膜为中空结构或者中空多孔结构，所述二氧化钛纤维复合陶瓷分离膜比表面积大于或等于25m2/g；所述二氧化钛纤维复合陶瓷分离膜以孔径为100～200nm，孔隙率为40％～60％的陶瓷膜为载体膜，并通过静电纺丝将聚乙烯醇负载于所述载体膜表面，然后将负载有所述聚乙烯醇纳米纤维的所述载体膜浸渍于溶胶凝胶法制备的钛醇盐溶胶中，并经过煅烧得到。以及，上述二氧化钛纤维复合陶瓷分离膜的制备方法，至少包括以下步骤：准备洁净干燥的陶瓷膜，同时制备聚乙烯醇水溶液；通过静电纺丝将所述聚乙烯醇水溶液纺丝至所述陶瓷膜表面，获得聚乙烯醇纳米纤维；将负载有所述聚乙烯醇纳米纤维的所述陶瓷膜浸渍于质量分数为10％～20％的钛醇盐溶胶中；将浸渍后的所述陶瓷膜进行清洗及干燥处理，并升温至400～500℃进行煅烧，将煅烧后的产物进行冷却处理，得到二氧化钛纤维复合陶瓷分离膜。相对于现有技术而言，本专利技术提供的二氧化钛纤维复合陶瓷分离膜，由于在浸渍钛醇盐前，在陶瓷膜表面通过静电纺丝得到附着于陶瓷膜表面的聚乙烯醇纤维，经过浸渍后，钛醇盐附着在陶瓷膜的孔径内部以及聚乙烯醇纤维的表面，通过煅烧，使得聚乙烯醇分解，并且钛醇盐被煅烧生成二氧化钛，由于聚乙烯醇纤维的分解，从而使得生成的二氧化钛具有中空或者中空多孔结构，并且中空或者中空多孔的二氧化钛还与负载在陶瓷孔径表面的二氧化钛连成一体，使得二氧化钛纤维复合陶瓷分离膜的比表面积大于或者等于25m2/g，表现出良好的有机污染物降解性能和灭菌效率，同时由于在陶瓷膜表面的二氧化钛以中空或者中空多孔的纤维形式存在，并没有导致陶瓷膜的孔隙率发生损失，保证了水通量没有发生变化。本专利技术提供的二氧化钛纤维复合陶瓷分离膜的制备方法，由于先采用聚乙烯醇在陶瓷膜表面进行静电纺丝，再将陶瓷膜浸渍于钛醇盐溶胶中，使得钛醇盐附着于陶瓷膜孔径内表面以及聚乙烯醇纤维表面，通过煅烧，使得聚乙烯醇分解，并且钛醇盐被煅烧生成二氧化钛，由于聚乙烯醇纤维的分解，从而使得生成的二氧化钛具有中空或者中空多孔结构，并且中空或者中空多孔的二氧化钛还与负载在陶瓷孔径表面的二氧化钛连成一体，使得二氧化钛纤维复合陶瓷分离膜的比表面积大于或者等于25m2/g，表现出良好的有机污染物降解性能和灭菌效率，同时由于在陶瓷膜表面的二氧化钛以中空或者中空多孔的纤维形式存在，并没有导致陶瓷膜的孔隙率发生损失，保证了水通量没有发生变化。该制备方法原料简单易得，工艺条件简单，得到的二氧化钛纤维复合陶瓷分离膜比表面积大且陶瓷膜孔隙率损失小，不会导致水通量的下降，适合大规模生产和推广应用。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例1二氧化钛纤维复合陶瓷分离膜的制备方法制备的二氧化钛纤维复合陶瓷分离膜扫描电镜图；图2是本专利技术实施例1二氧化钛纤维复合陶瓷分离膜的制备方法制备的二氧化钛纤维复合陶瓷分离膜另一角度扫面的电镜图；图3是本专利技术实施例2二氧化钛纤维复合陶瓷分离膜的制备方法制备的二氧化钛纤维复合陶瓷分离膜扫描电镜图；图4是本专利技术实施例2二氧化钛纤维复合陶瓷分离膜的制备方法制备的二氧化钛纤维复合陶瓷分离膜另一角度扫描的电镜图；图5是本专利技术实施例3二氧化钛纤维复合陶瓷分离膜的制备方法制备的二氧化钛纤维复合陶瓷分离膜扫描电镜图；图6是本专利技术实施例1二氧化钛纤维复合陶瓷分离膜的制备方法制备的二氧化钛纤维复合陶瓷分离膜的XRD图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术提供一种二氧化钛纤维复合陶瓷分离膜。所述二氧化钛纤维复合陶瓷分离膜，所述二氧化钛纤维复合陶瓷分离膜为中空结构或者中空多孔结构，所述二氧化钛纤维复合陶瓷分离膜比表面积大于或等于25m2/g；所述二氧化钛纤维复合陶瓷分离膜以孔径为100～200nm，孔隙率为40％～60％的陶瓷膜为载体膜，并通过静电纺丝将聚乙烯醇负载于所述载体膜表面，然后将负载有所述聚乙烯醇纳米纤维的所述载体膜浸渍于溶胶凝胶法制备的钛醇盐溶胶中，并经过煅烧得到。其中，在任何一个实施例中，陶瓷膜的孔径表面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二氧化钛纤维复合陶瓷分离膜，其特征在于：所述二氧化钛纤维复合陶瓷分离膜为中空结构或者中空多孔结构，所述二氧化钛纤维复合陶瓷分离膜比表面积大于或等于25m

【技术特征摘要】
2017.09.05 CN 20171079131031.一种二氧化钛纤维复合陶瓷分离膜，其特征在于：所述二氧化钛纤维复合陶瓷分离膜为中空结构或者中空多孔结构，所述二氧化钛纤维复合陶瓷分离膜比表面积大于或等于25m2/g；所述二氧化钛纤维复合陶瓷分离膜以孔径为100～200nm，孔隙率为40％～60％的陶瓷膜为载体膜，并通过静电纺丝将聚乙烯醇负载于所述载体膜表面，然后将负载有所述聚乙烯醇纳米纤维的所述载体膜浸渍于溶胶凝胶法制备的钛醇盐溶胶中，并经过煅烧得到。2.如权利要求1所述的二氧化钛纤维复合陶瓷分离膜，其特征在于：所述钛醇盐为四异丙醇钛、四(二甲氨基)钛，四(二乙胺基)钛，双(五甲基环戊烯)二氯化钛，甲酚钛，羰基双(环戊二烯基)钛，双乙酸乙酯化二正丁氧基化钛，四异丁氧基钛，三异丙醇甲基钛，三异丙氧基氯化钛中的任一种；和/或所述载体膜为氧化铝陶瓷膜、氧化铝陶瓷膜、氧化锆陶瓷膜、氧化硅陶瓷膜中的任一种。3.如权利要求1～2任一项所述的二氧化钛纤维复合陶瓷分离膜，其特征在于：所述煅烧生成的二氧化钛为锐钛型二氧化钛；和/或所述聚乙烯醇的重均分子量为10000～20000。4.如权利要求1～3任一项所述的二氧化钛纤维复合陶瓷分离膜的制备方法，其特征在于：至少包括以下步骤：准备洁净...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨佳富，吴术球，黄文欢，张晓民，王冀，孟繁轲，
申请(专利权)人：恩泰环保科技常州有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32