一种具有催化功能的光热蒸馏膜的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种具有催化功能的光热蒸馏膜的制备方法，包括以下步骤：其包括以下步骤：(1)制备PVDF/Cu(acac)2溶液；(2)抽取步骤(1)制得的PVDF/Cu(acac)2溶液进行静电纺丝，制备PVDF/Cu(acac)2纳米纤维膜；(3)以(NH4)2S为硫化剂，对步骤(2)制得的PVDF/Cu(acac)2纳米纤维膜进行原位硫化以获得PVDF/CuS疏水基底；(4)将铁锰氧化物均匀分散到亲水性细菌纤维素溶液中；(5)将步骤(4)制得的分散液均匀的涂覆在步骤(3)制得的PVDF/CuS疏水基底表面，得湿润的蒸馏膜；(6)对步骤(5)制得的湿润的蒸馏膜进行干燥，得具有催化功能的光热蒸馏膜。根据本发明专利技术所述制备方法制得的蒸馏膜对水中的VOCs的去除率达到90％以上。的VOCs的去除率达到90％以上。

【技术实现步骤摘要】
纳米纤维膜；
[0011](3)以(NH4)2S为硫化剂，对步骤(2)制得的PVDF/Cu(acac)2纳米纤维膜进行原位硫化以获得PVDF/CuS疏水基底；
[0012](4)将铁锰氧化物均匀分散到亲水性细菌纤维素溶液中；
[0013](5)将步骤(4)制得的分散液均匀的涂覆在步骤(3)制得的PVDF/CuS疏水基底表面，得湿润的蒸馏膜；
[0014](6)对步骤(5)制得的湿润的蒸馏膜进行干燥，得具有催化功能的光热蒸馏膜。
[0015]在一些实施方式中，步骤(1)中加热温度控制在35℃
‑
40℃之间。
[0016]在一些实施方式中，步骤(2)中纺丝时电压为25kV，针头到接收板的距离为20cm，喷射速率控制在1mL/h，总共喷射8mL液体，纺丝时的平均温度为25℃，平均湿度为55％。
[0017]在一些实施方式中，步骤(4)中铁锰氧化物和亲水性细菌纤维素溶液的体积比为1:10。
[0018]在一些实施方式中，步骤(6)中的干燥方法为将步骤(5)制得的湿润的蒸馏膜放入鼓风干燥箱中，在60℃下干燥12h。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：根据本专利技术所述制备方法制得的蒸馏膜对水中的VOCs的去除率达到90％以上。本专利技术实现了光热膜蒸馏体系和催化氧化体系的集成耦合，在保证光热转化效率的同时构筑VOCs高效催化降解反应空间。
具体实施方式
[0020]下面结合各实施方式对本公开进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本公开的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本公开的保护范围之内。
[0021]如无特殊说明，本说明书各实施例中的术语“h”具体为时间计量单位：小时；术语“ml”具体为体积单位：毫升；术语“μg”为重量单位：微克，术语“kV”具体为电压单位：千伏；术语“rpm”具体为转速单位：转/分，术语“mM/L”为浓度单位：毫摩尔每升。
[0022]以下是根据本专利技术所述制备方法制得光热蒸馏膜的具体实施例：
[0023]实施例1
[0024](1)制备PVDF/Cu(acac)2溶液
[0025]将10g乙酰丙酮铜Cu(acac)2溶解到15g N,N
‑
二甲基甲酰胺DMF中，并超声分散均匀。再加入4g聚偏氟乙烯PVDF粉末，在加热条件下磁力搅拌以得到均匀透明溶液,静置脱泡，即得PVDF/Cu(acac)2溶液。加热温度控制在35℃
‑
40℃之间。
[0026](2)用10mL注射器(一次性平口针头，针头内径为0.9mm)抽取步骤(1)制得的PVDF/Cu(acac)2溶液进行静电纺丝，制备PVDF/Cu(acac)2纳米纤维膜。纺丝时电压设置为25kV，针头到接收板的距离为20cm，喷射速率控制在1mL/h，总共喷射8mL液体。接收板采用15cm
×
15cm的铜板制成，在铜板表面包裹一层铝箔纸用来接收纤维并支撑纤维膜，使得复合膜容易从接收板取下。纺丝时的平均温度为25℃，平均湿度为55％。
[0027](3)以(NH4)2S为硫化剂，对步骤(2)制得的PVDF/Cu(acac)2纳米纤维膜进行原位硫化以获得PVDF/CuS疏水基底。
[0028](4)将铁锰氧化物均匀分散到亲水性细菌纤维素溶液中。
[0029]用液相还原法制备铁锰氧化物.在室温下，量取浓度为1.069mg/mL的硫酸亚铁溶液130mL，置于200r/min的摇床上，然后向该硫酸亚铁溶液中滴加浓度为2.65mg/mL的高锰酸钾溶液10mL，再用4mol/L氢氧化钠溶液调节pH至6.5
±
0.2，继续振荡1h后静置2h，离心制得铁锰氧化物。
[0030]取一定量的细菌纤维素水溶性分散液(购于桂林奇宏科技有限公司)配制成1mg/mL的亲水性细菌纤维素溶液。
[0031]铁锰氧化物和亲水性细菌纤维素溶液的体积比为1:10。
[0032](5)采用喷涂法将步骤(4)制得的分散液均匀的涂覆在PVDF/CuS疏水基底表面，得湿润的蒸馏膜。
[0033](6)将步骤(5)制得的湿润的蒸馏膜放入鼓风干燥箱中，在60℃下干燥12h，即得具有催化功能的光热蒸馏膜(双功能结构)。
[0034]对比例
[0035]对比例和实施例1的区别为不加入铁锰氧化物，制备的不具有催化功能的光热蒸馏膜。具体制备方法如下：
[0036](1)制备PVDF/Cu(acac)2溶液；
[0037]将10g乙酰丙酮铜Cu(acac)2溶解到15g N,N
‑
二甲基甲酰胺DMF中，并超声分散均匀。再加入4g聚偏氟乙烯PVDF粉末，在加热条件下磁力搅拌以得到均匀透明溶液,静置脱泡，即得PVDF/Cu(acac)2溶液。
[0038](2)用10mL注射器(一次性平口针头，针头内径为0.9mm)抽取步骤(1)制得的PVDF/Cu(acac)2溶液进行静电纺丝，制备PVDF/Cu(acac)2纳米纤维膜。纺丝时电压设置为25kV，针头到接收板的距离为20cm，喷射速率控制在1mL/h，总共喷射8mL液体。接收板采用15cm
×
15cm的铜板制成，在铜板表面包裹一层铝箔纸用来接收纤维并支撑纤维膜，使得复合膜容易从接收板取下。纺丝时的平均温度为25℃，平均湿度为55％。
[0039](3)以(NH4)2S为硫化剂，对步骤(2)制得的PVDF/Cu(acac)2纳米纤维膜进行原位硫化以获得PVDF/CuS疏水基膜。
[0040](4)将步骤(3)制得的湿润的疏水基膜放入鼓风干燥箱中，在60℃下干燥12h，得PVDF/CuS光热蒸馏膜。
[0041]以下通过具体测试，测试对比例及实施例1中所制得的蒸馏膜的通量和VOCs去除率。
[0042]测试例1
[0043]测试对比例及实施例1中所制得的蒸馏膜的通量。
[0044]通量的计算方法如公式(1)所示：
[0045][0046]式中：F表示通量(L
·
m
‑2·
h
‑1)，V表示产水量(L)，A表示膜的有效面积(m2)，t表示运行时间(h)。
[0047]将对比例及实施例1制得的蒸馏膜通过光照直接接触式膜蒸馏系统分别对三氯甲
烷溶液和甲苯溶液进行膜蒸馏实验。实验中，进料溶液分别为2L三氯甲烷溶液(200μg/L)和2L苯溶液(200μg/L)，渗透侧预先加入300mL过一硫酸盐(PMS)溶液(0.4mM/L),两侧蠕动泵转速均为300rpm，运行10h。
[0048]测试结果如下表所示
[0049]通量(L
·
m
‑2·
h
‑1)三氯甲烷溶液甲苯溶液对比例41.7842.98实施例150.9552.33
[0050]通过测试例1可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有催化功能的光热蒸馏膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)制备PVDF/Cu(acac)2溶液；将乙酰丙酮铜Cu(acac)2溶解到N,N
‑
二甲基甲酰胺DMF中，并超声分散均匀，再加入聚偏氟乙烯PVDF粉末，在加热条件下磁力搅拌以得到均匀透明溶液,静置脱泡，即得PVDF/Cu(acac)2溶液；(2)抽取步骤(1)制得的PVDF/Cu(acac)2溶液进行静电纺丝，制备PVDF/Cu(acac)2纳米纤维膜；(3)以(NH4)2S为硫化剂，对步骤(2)制得的PVDF/Cu(acac)2纳米纤维膜进行原位硫化以获得PVDF/CuS疏水基底；(4)将铁锰氧化物均匀分散到亲水性细菌纤维素溶液中；(5)将步骤(4)制得的分散液均匀的涂覆在步骤(3)制得的PVDF/CuS疏水基底表面，得湿润的蒸馏膜；(6)对步骤(5)制得的...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚晨，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：