一种光催化污水处理膜的制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种光催化污水处理膜的制备方法及其应用，涉及污水处理技术领域。该光催化污水处理膜的制备方法，包括，通过减压抽滤的方式，将8‑巯基鸟苷‑聚多巴胺改性g‑C

【技术实现步骤摘要】
一种光催化污水处理膜的制备方法及其应用
本专利技术属于污水处理
，具体涉及一种光催化污水处理膜的制备方法及其应用。
技术介绍
随着世界工业化发展，水污染日益严重，水中的污染物也呈现出多样化的趋势，常见的污染物包括有毒重金属、自然毒素、药物、有机污染物等。常见的净化技术有氯气、臭氧和紫外线消毒以及过滤、吸附、静置等，但是这些方法对新生的污染物往往不是非常有效，并且可能导致二次污染。近年来，由于光催化技术无污染、安全等特点，利用光催化技术处理与降解污染物已经成为了环境领域的研究热点。光催化氧化与膜技术的组合工艺在近些年被发展起来。这种使用光催化－膜复合技术而形成的装置常被称为光催化膜反应器。因为膜技术能简单有效地实现光催化剂颗粒的分离，因此光催化－膜复合技术或光催化膜反应器在近几年受到很大重视并快速发展，在光催化氧化研究领域中已占有重要地位。现有技术的光催化薄膜普遍存在光催化剂负载不均匀，易团聚，催化活性低等问题，并且存在基体耐热性差，难以有效回收利用等缺点。聚合物类石墨相氮化碳(g-C3N4)具有类似石墨烯的结构，由于其优异的化学稳定性和独特的电子能带结构，可作为太阳能转化、环境污染物降解的催化剂而得到了广泛关注。并且g-C3N4制备原料便宜易得、制备方法简单，可作为廉价、稳定、不含金属的可见光光催化剂应用于光催化降解污染物、水分解制氢制氧及有机合成领域。然而光生电荷易复合，使得g-C3N4的催化活性还不能满足大规模应用的需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种光催化污水处理膜的制备方法及其应用，该光催化污水处理膜具有优异的膜通量，提高对有机污染物的截留，增强光催化降解性能，且具有良好的油水分离效果。本专利技术为实现上述目的所采取的技术方案为：一种光催化材料，包括，8-巯基鸟苷-聚多巴胺改性g-C3N4和/或5-巯基甲脲嘧啶-聚多巴胺改性g-C3N4。采用8-巯基鸟苷-聚多巴胺或5-巯基甲脲嘧啶-聚多巴胺改性g-C3N4，使得材料能隙减小，进一步提高对可见光的吸收，加速光电子的转移和避免了空穴-电子的结合，加强对有机染料的吸附降解能力，提升降解速率，进而提高氮化碳的催化降解能力。本专利技术还公开了上述的光催化材料在污水处理或水分解制氢制氧或有机合成领域的用途。优选地，8-巯基鸟苷和/或5-巯基甲脲嘧啶在降低光催化材料能隙、提升有机染料去除率、增强催化降解性能中的用途。上述光催化材料的制备方法，包括：取盐酸多巴胺加入g-C3N4悬浮液中，搅拌混合均匀；然后加入含8-巯基鸟苷或5-巯基甲脲嘧啶的Tris-HCl缓冲溶液，调节pH，加热反应，离心、洗涤，干燥即得光催化材料。优选地，上述盐酸多巴胺与g-C3N4的质量比为1：10～12；盐酸多巴胺与8-巯基鸟苷或5-巯基甲脲嘧啶的质量比为1：1～1.5；8-巯基鸟苷或5-巯基甲脲嘧啶与Tris-HCl缓冲溶液的固液比为1g：2～3.5mL；g-C3N4悬浮液的浓度为4～6mg/mL。优选地，pH调至8～9，反应温度60～65℃，反应时间20～24h。优选地，在上述光催化材料的g-C3N4中掺杂苯并噻吨二羧酸酐，其中，苯并噻吨二羧酸酐占g-C3N4质量的0.8～2％。苯并噻吨二羧酸酐具有良好的热力学稳定性，是优异的电子受体，引入到氮化碳材料的化学构架中，可能通过优化氮化碳材料的共轭结构，降低氮化碳材料片层有序度，进一步提高复合材料的光催化性能，增强对有机染料的降解；且掺杂苯并噻吨二羧酸酐可有效提升材料的导电性能。更优选地，g-C3N4中掺杂苯并噻吨二羧酸酐的制备方法为：将苯并噻吨二羧酸酐溶于溶剂中，加入g-C3N4搅拌，加热除去溶剂，然后将固体物置于氧化铝坩埚中，500～550℃条件下煅烧4～5h即可。一种光催化污水处理膜，包括，上述8-巯基鸟苷-聚多巴胺改性g-C3N4和/或5-巯基甲脲嘧啶-聚多巴胺改性g-C3N4。上述制得的光催化材料应用于污水处理膜中，可有效提升污水处理膜对有机污染物的截留量，在可见光照的条件下，增强对有机污染物的降解，有效防止膜污染问题，提升膜通量，增强膜分离性能，尤其在油水分离方面具有优异的分离效果，在水纯化处理方面具有巨大应用前景。8-巯基鸟苷-聚多巴胺改性g-C3N4和5-巯基甲脲嘧啶-聚多巴胺改性g-C3N4协同使用对污水处理膜性能的提升具有增强效果。优选地，上述光催化污水处理膜还包括醋酸纤维膜。上述光催化污水处理膜的制备方法，包括，通过减压抽滤的方式，将8-巯基鸟苷-聚多巴胺改性g-C3N4和/或5-巯基甲脲嘧啶-聚多巴胺改性g-C3N4抽滤到醋酸纤维膜上即可。本专利技术还公开了上述的光催化污水处理膜在污水处理领域的用途。相比于现有技术，本专利技术具有如下有益效果：采用8-巯基鸟苷-聚多巴胺改性g-C3N4或5-巯基甲脲嘧啶-聚多巴胺改性g-C3N4，有效降低材料能隙，提高对可见光的吸收，加速光电子的转移和避免了空穴-电子的结合，加强对有机污染物的吸附降解能力，提升降解速率，进而提高光催化材料的催化降解能力。在g-C3N4中掺杂苯并噻吨二羧酸酐，进一步提高复合材料的光催化性能，增强对有机染料的降解；且掺杂苯并噻吨二羧酸酐可有效提升材料的导电性能。本专利技术制得的光催化材料应用于污水处理膜中，可有效提升污水处理膜对有机污染物的截留量，在可见光照的条件下，增强对有机污染物的降解，有效防止膜污染问题，提升膜通量，增强膜分离性能，尤其在油水分离方面具有优异的分离效果，在水纯化处理方面具有巨大应用前景。因此，本专利技术提供了一种光催化污水处理膜的制备方法及其应用，该光催化污水处理膜具有优异的膜通量，提高对有机污染物的截留，增强光催化降解性能，且具有良好的油水分离效果。附图说明图1为本专利技术试验例1中XPS测试结果；图2为本专利技术试验例1中光催化材料禁带宽度测试结果；图3为本专利技术试验例1中电化学性能测试结果。具体实施方式以下结合具体实施方式和附图对本专利技术的技术方案作进一步详细描述：本专利技术实施例所用g-C3N4订购自百灵威科技，纯度≥99％；所用醋酸纤维膜购自国药集团化学试剂有限公司。实施例1：光催化材料的制备：称取500mg的g-C3N4加入到装有100mL去离子水的250mL的烧杯中形成悬浮液并超声分散30min；加入盐酸多巴胺(盐酸多巴胺与g-C3N4的质量比为1：11.5)，室温下磁力搅拌60min使其混合均匀；然后加入含8-巯基鸟苷(盐酸多巴胺与8-巯基鸟苷质量比为1：1.3)的Tris-HCl缓冲溶液(8-巯基鸟苷与Tris-HCl缓冲溶液的固液比为1g：2.5mL)，并用1M的NaOH溶液调节pH到8.5，在60℃的条件下磁力搅拌反应24h。反应好的悬浮样品冷却到室温，使用离心机离心10min(4000r/min)，然后收集固体样品并使用去离子水清洗3次，60℃条件下烘12h即得光催化材料。一种光催化污水处理膜的制备：...

【技术保护点】
1.一种光催化材料，包括，8-巯基鸟苷-聚多巴胺改性g-C

【技术特征摘要】
1.一种光催化材料，包括，8-巯基鸟苷-聚多巴胺改性g-C3N4和/或5-巯基甲脲嘧啶-聚多巴胺改性g-C3N4。


2.权利要求1所述的光催化材料在污水处理或水分解制氢制氧或有机合成领域的用途。


3.根据权利要求2所述的用途，其特征在于：所述8-巯基鸟苷和/或5-巯基甲脲嘧啶在降低光催化材料能隙、提升有机染料去除率、增强催化降解性能中的用途。


4.权利要求1所述光催化材料的制备方法，包括：
取盐酸多巴胺加入g-C3N4悬浮液中，搅拌混合均匀；然后加入含8-巯基鸟苷或5-巯基甲脲嘧啶的Tris-HCl缓冲溶液，调节pH，加热反应，离心、洗涤，干燥即得光催化材料。


5.根据权利要求4所述的光催化材料的制备方法，其特征在于：所述盐酸多巴胺与g-C3N4的质量比为1：10～12；盐酸多...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐坚麟，付源，洪宗虎，艾亮建，
申请(专利权)人：杭州楠大环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33