本发明专利技术涉及膜分离领域，具体涉及一种表面粘接式用于光催化的TiO2/PVDF超滤膜的制备方法，包括以下步骤：将PVDF与PVP、氯化锂和DMAc混合制成铸膜液。然后在准备制膜的玻璃板上均匀的铺满纳米TiO2，再在其上制膜。后将玻璃板浸入含有硅烷和乙醇的凝固浴中，得到表面负载TiO2的PVDF超滤膜。本发明专利技术成功的将TiO2颗粒固定在PVDF超滤膜表面，在保证膜光催化效能的基础上还提升了膜的分离性能。础上还提升了膜的分离性能。
【技术实现步骤摘要】
一种表面粘接式用于光催化的TiO2/PVDF超滤膜
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[0001]本专利技术涉及到膜分离领域，具体而言，涉及到一种表面粘接式用于光催化的TiO2/PVDF超滤膜的制备方法。
技术介绍
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[0002]膜分离技术具有操作简便、能耗低、不易造成二次污染等优点，是水处理领域极具潜力的技术之一。然而，膜分离技术仅仅是单纯的污染物分离作用，膜污染、浓差极化等问题会导致膜通量下降，造成了膜的使用时间大大缩短，增加了膜工艺运行的成本，限制了膜分离技术的应用与发展。聚偏氟乙烯(PVDF)具有良好的化学稳定性，热稳定性和机械性能，而且成本适中、制备方便、可以反复清洗等优点，能满足在污水处理中的长期使用要求，在众多的高分子分离膜中受到了广泛的关注。但PVDF疏水性强，在用于水基体系的分离时，容易沉积或膜污染严重。因此，PVDF的亲水性改性已成为一个重要的研究方向。将亲水性的纳米氧化物粒子引入到PVDF膜基体或表面中，可以改善PVDF膜表面的抗污染性能及提高膜的强度，这已经成为提高PVDF膜性能，拓宽其在水处理等领域应用的研究热点。
[0003]二氧化钛(TiO2)无毒无味、易于获得、化学稳定性好、光催化活性强，是一种常用的光催化剂。现有关于光催化超滤膜的制备技术基本都是将TiO2颗粒与铸膜液共混铸膜，专利CN111530504A将纳米TiO2颗粒与PVDF混合形成铸膜液，制得TiO2共混PVDF超滤膜；专利CN110917905A以含钛亲水改性剂为钛源，并将含钛亲水改性剂与铸膜液进行共混，使其反应生成TiO2和溶解的高分子聚合物，保证TiO2可以在相转化成膜的过程中不会从膜材料中游离出来。但是镶嵌在膜内部的颗粒难以接受到光照导致光催化的效能较低，如何在保证光催化效能的基础上还能将TiO2颗粒负载到PVDF膜的表面是一个研究重点。Hassan Younas等(RSC Adv.2018，8，24961-24969)选择将亲水性纳米材料溶入适量乙醇中，再将悬浮液到在玻璃板中间，风干后在其上刮膜，但由于TiO2粘附不牢固，容易在使用过程中受高压水流的冲刷脱落。因此，如何在保证光催化效能的基础上还能保持光催化颗粒的粘附率、提高超滤膜的截留能力是一个亟待解决的问题。
技术实现思路
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[0004]针对目前制备PVDF超滤膜进行光催化过滤所存在的问题，本专利技术提供了一种用于光催化的抗污染PVDF超滤膜的制备方法。目的是PVDF超滤膜与光催化有效结合，提高截流率和抗污染性能。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现的：
[0006]用于光催化的抗污染PVDF超滤膜的制备方法，包括以下步骤：
[0007](1)将一定量的PVDF、PVP、DMAc、氯化锂、丙酮、磷酸按照不同比例进行混合，水浴加热，并使用机械搅拌至完全溶解，得到铸膜液；
[0008](2)将搅拌好的铸膜液再放脱泡箱中静置保存；
[0009](3)在玻璃板上均匀的铺满纳米级TiO2；
[0010](4)然后将静置好的铸膜液在步骤(3)中的玻璃板上刮膜；
[0011](5)将步骤(4)中的玻璃板浸入含有硅烷的乙醇凝胶浴中，成膜；
[0012](6)将步骤(5)中的膜片转移到去离子水中；
[0013](7)在使用步骤(6)制备好的膜片时，需要将膜片用紫外灯光照，并且在使用过程中继续光照。
[0014]优选的，步骤(1)所述原料组成为PVDF质量分数15-20％，N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)质量分数为75-85％，聚乙烯吡咯烷酮(PVP)质量分数为0.5-2％，氯化锂质量分数为0.3-1％，丙酮质量分数为3-8％，磷酸质量分数为2-5％；
[0015]优选的，步骤(1)所述水浴加热温度为50-70℃，机械搅拌速率为50-70r/min，搅拌时间为12-24h；
[0016]优选的，步骤(2)所述脱泡箱温度为50-70％，脱气时间为12-24h；
[0017]优选的，步骤(3)所述制膜时，玻璃板上平铺的纳米级TiO2膜层的组成为：TiO2∶1，4-丁内酯∶乙醇质量比为1∶(3-10)∶(30-70)；
[0018]优选的，步骤(4)所述制膜时，刮膜速率为15-35mm/s匀速；
[0019]优选的，步骤(5)所述凝胶浴为硅烷与乙醇质量比为1∶(30-70)，
[0020]优选的，步骤(6)所述制膜后，在去离子水中浸泡12-24h；
[0021]优选的，步骤(7)所述膜片使用时，需提前用紫外光照射0.5-2h。
[0022]与现有技术相比，本专利技术具有以下特点：
[0023](1)本专利技术提供的表面粘接式用于光催化的TiO2/PVDF超滤膜与传统的PVDF超滤膜相比，TiO2更加成功的附着在PVDF膜上，且附着更加牢固。膜表面从光滑变成致密的皮层，且皮层上存在少量凹点。铸膜液中由于添加了TiO2和氯化锂导致粘度增加，在相转换过程中速率减慢，且倾向于延迟混合，抑制了大孔隙的生成。
[0024](2)本专利技术提供的表面粘接式用于光催化的TiO2/PVDF超滤膜与传统的PVDF超滤膜相比，亲水性提升，膜表面接触角降低，增加水的扩散效果。在紫外灯光的照射下，TiO2颗粒被激活，膜通量和截留率都有显著提高。增加了PVDF膜的使用效率，显著降低了能耗和成本。
[0025](3)本专利技术提供的表面粘接式用于光催化的TiO2/PVDF超滤膜制备方法简单易行，选用添加剂也方便易得，无毒无污染。所用设备均为本领域常用设备，工艺周期短，对工艺环境的要求较低，成本廉价，可广泛应用。
附图说明
[0026]图1为本专利技术实施例1中得到的表面粘接式TiO2/PVDF膜的扫描电镜图。
[0027]图2为本专利技术对比例2中得到的共混式TiO2/PVDF膜的扫描电镜图。
具体实施方式：
[0028]下述实施例是对本
技术实现思路
的进一步说明以作为对本专利技术
技术实现思路
的阐释，但是本专利技术的实质内容并不仅限于下述具体实施例所述，任何对制备过程的简单变化均属于本专利技术所要求的保护范围。
[0029]实施例1：
[0030](1)将19g的PVDF加入到盛有70mL的DMAc的锥形瓶中，充分搅拌后，超声溶解30min，然后依次将0.6g PVP、0.4g氯化锂、6g丙酮、4g磷酸加入到锥形瓶中，在70℃的水浴锅中加热，并且用机械搅拌，转速保持55r/min，持续加热搅拌12h至完全溶解后得到铸膜液；
[0031](2)铸膜液在65℃温度下的脱泡箱内静置脱气24h；
[0032](3)将纳米级TiO2∶1，4-丁内酯∶乙醇按照质量比为1∶5∶20混合，充分搅拌后超声震荡15min，然后将液体倾倒在玻璃板上，将玻璃板烘干，得到铺满TiO2的玻璃板；
[0033](4)将静置脱泡的铸膜液均匀的倒在铺满TiO2的玻璃板上，刮膜机以30mm/s匀速进行刮膜；
[0034](5)将玻璃板放入硅烷与乙醇质量比为1∶50的凝胶浴中，成膜本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种表面粘接式用于光催化的TiO2/PVDF超滤膜的制备方法，包括以下步骤：(1)将一定量的PVDF、PVP、DMAc、氯化锂、丙酮、磷酸按照不同比例进行混合，水浴加热，并使用机械搅拌至完全溶解，得到铸膜液；(2)将搅拌好的铸膜液再放脱泡箱中静置保存；(3)在玻璃板上均匀的铺满纳米级TiO2；(4)将静置好的铸膜液在步骤(3)中的玻璃板上刮膜；(5)将步骤(4)中的玻璃板浸入含有硅烷的乙醇凝胶浴中，成膜；(6)将步骤(5)中的膜片转移到去离子水中；(7)在使用步骤(6)制备好的膜片时，需要将膜片用紫外灯光照，并且在使用过程中继续光照。2.根据权利要求1所述的表面粘接式用于光催化的TiO2/PVDF超滤膜的制备方法，其特征在于，所述原料组成为PVDF质量分数15-20％，N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)质量分数为75-85％，聚乙烯吡咯烷酮(PVP)质量分数为0.5-2％，氯化锂质量分数为0.3-1％，丙酮质量分数为3-8％，磷酸质量分数为2-5％。3.根据权利要求1所述的表面粘接式用于光催化的TiO2/PVDF超滤膜的制备方法，其特征在于，所述水浴加热温度为50-70℃，机械搅...
【专利技术属性】
技术研发人员：张铭，李佳聪，宋越，孙永跃，
申请(专利权)人：天津理工大学，
类型：发明
国别省市：
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