一种高效光热-光催化生物碳/TiO2复合膜及降解海水中有机污染物的方法技术

本发明专利技术公开了一种高效光热

【技术实现步骤摘要】
一种高效光热
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光催化生物碳/TiO2复合膜及降解海水中有机污染物的方法


[0001]本专利技术属于环保光催化膜
，具体涉及一种高效光热
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光催化生物碳/TiO2复合膜及降解海水中有机污染物的方法。

技术介绍

[0002]随着经济社会的发展，我国人均淡水资源愈加匮乏。已远远不足各国平均水平的25％。为了满足居民以及工业用水的需求，利用光将太阳能转化为热能进行海水淡化成为了研究近年来研究热点。
[0003]传统太阳能海水淡化技术大多采用膜技术，该技术依赖于有机高分子材料，在膜分离领域应用有一定局限性，且使用时薄膜表面会沉积盐分，以致降低了淡化效率。其他传统太阳能海水淡化方法包括离子交换法、反渗透法、蒸馏法、电渗析法等，这些方法存在能耗高、成本高、操作复杂、环境污染等问题，在海水淡化的过程中，还不可避免的含有大量污染物，会随着海水的蒸发冷凝，最终富集在一起，导致水质不纯净。因此，亟需一种新型膜用来进行海水处理。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种高效光热
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光催化生物碳/TiO2复合膜及降解海水中有机污染物的方法，本专利技术所述高效光热
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光催化生物碳/TiO2复合膜在有效的太阳能驱动的界面水蒸发效率为78.12％，并且对海水中有机污染物具有较高的降解率。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供以下技术方案：一种高效光热
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光催化生物碳/TiO2复合膜，将生物碳和纳米TiO2混合均匀后负载在膜上抽滤制得。
[0006]本专利技术将生物碳和纳米TiO2混合均匀后负载在膜上进行抽滤。抽滤可以使材料在不添加粘着剂的情况下均匀稳定负载于膜上，在抽滤前，先将膜润湿平整的铺在漏斗上，再进行抽滤，可以使得生物碳粉和二氧化钛粉末能够良好的附着在膜上。
[0007]优选的，所述生物碳由石花菜制备得到。
[0008]石花菜是海南常见的海藻类植物，经过高温碳化处理后的石花菜粉末与传统生物炭材料一样具有疏松多孔的特质，再与不同比例的纳米TiO2复合，所得材料可以同时达到蒸发、净化水的作用，并且价格低廉、极易制取，可以大范围应用。
[0009]石花菜碳粉表面具有大量相互联通的孔洞，这些孔洞主要来源于石花菜自身的水分子运输通道。正是因为这些通道的存在，使其作为海水淡化光热材料时具有良好的亲水性，可以快速运输水分子到表面，这也是其可以作为优秀的海水淡化材料的基础。
[0010]进一步优选的，所述生物碳的制备方法包括以下步骤：
[0011]S1.将新鲜的石花菜清洗干净后烘干、粉碎；
[0012]S2.将粉碎后的石花菜进行焙烧，收集焙烧后的碳粉进行研磨，得到石花菜衍生碳粉。在本专利技术中，所述焙烧为在无氧环境下进行，所述无氧环境优选为氮气氛围。
[0013]进一步优选的，步骤S1所述烘干温度为60～80℃。
[0014]进一步优选的，步骤S2所述焙烧温度为500～700℃，焙烧时间为1.5～2.5h。
[0015]优选的，所述膜为聚四氟乙烯膜(PTFE)、混合纤维素膜(MCE)和聚偏氟乙烯膜(PVDF)中的一种。
[0016]优选的，所述抽滤为使用玻璃砂芯漏斗进行抽滤。
[0017]本专利技术还提供了一种降解海水中有机污染物的方法，将所述生物碳/TiO2复合膜漂浮于含污染物的水面上置于密封反应器内，进行太阳光照射，进行光热
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光催化反应。
[0018]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0019]本专利技术提供了一种高效光热
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光催化生物碳/TiO2复合膜及降解海水中有机污染物的方法，将生物碳和纳米TiO2混合均匀后负载在膜上进行简单抽滤即可制得本专利技术所述复合膜。本专利技术所述高效光热
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光催化生物碳/TiO2复合膜具有较好的可见光吸收性能，在有效的太阳能驱动的界面水蒸发效率为78.12％，并且对海水中有机污染物具有较高的降解率。本专利技术所述复合膜还具有制备简易、可操作性强和耐用性好的特点，为实现高效率的光
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热催化反应体系提供了一种新的思路，在海水淡化及污水处理应用具有广阔的前景。
附图说明
[0020]图1为石花菜衍生碳的电镜图；
[0021]图2为实施例1制备得到的生物碳/TiO2复合膜的光学图像；
[0022]图3为实施例1制备得到的生物碳/TiO2复合膜的水蒸发红外温度图。
具体实施方式
[0023]现详细说明本专利技术的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本专利技术的限制，而应理解为是对本专利技术的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
[0024]实施例1
[0025]S1.将新鲜的石花菜清洗干净后放入70℃的烘箱中烘干，用多功能粉碎机搅碎；
[0026]S2.将粉碎后的石花菜盛入刚玉坩埚中，接着放入开启式管式炉，打开氮气阀，通入氮气，当管道空气排净后，将温度设置为500℃，恒温时间为2h。管式炉降至室温后，戴上隔热手套取出石英舟，用刷子收集石花菜衍生碳粉，再将石花菜衍生碳粉用行星式球磨机研磨至粉末中无较大颗粒；
[0027]S3.将石花菜衍生碳粉末与纳米TiO2(商业P25)粉末按照质量比为1:1混合于蒸馏水中，超声搅拌至溶液完全均匀混合，用聚四氟乙烯膜(PTFE)进行抽滤，聚四氟乙烯膜的直径为50mm，负载材料范围直径为40mm，等待膜干燥后即可得到C∶TiO2为1∶1的膜，即为生物碳/TiO2复合膜。
[0028]图1为石花菜衍生碳的电镜图，由图1可知，石花菜碳粉表面具有大量相互联通的孔洞，这些孔洞主要来源于石花菜自身的水分子运输通道。正是因为这些通道的存在，使其作为海水淡化光热材料时具有良好的亲水性，可以快速运输水分子到表面，这也是其可以作为优秀的海水淡化材料的基础。
[0029]实施例2
[0030]S1.将新鲜的石花菜清洗干净后放入60℃的烘箱中烘干，用多功能粉碎机搅碎；
[0031]S2.将粉碎后的石花菜盛入刚玉坩埚中，接着放入开启式管式炉，打开氮气阀，通入氮气，当管道空气排净后，将温度设置为600℃，恒温时间为2h。管式炉降至室温后，戴上隔热手套取出石英舟，用刷子收集石花菜衍生碳粉，再将石花菜衍生碳粉用行星式球磨机研磨至粉末中无较大颗粒；
[0032]S3.将石花菜衍生碳粉末与纳米TiO2(商业P25)粉末按照质量比为2:1混合于蒸馏水中，超声搅拌至溶液完全均匀混合，用聚四氟乙烯膜(PTFE)进行抽滤，聚四氟乙烯膜的直径为50mm，负载材料范围直径为40mm，等待膜干燥后即可得到C∶TiO2为2∶1的膜，即为生物碳/TiO2复合膜。
[0033]实施例3
[0034]S1.将新鲜的石花菜清洗干净后放入80℃的烘箱中烘干，用多功能粉碎机搅碎；
[0035]S2.将粉碎后的石花菜盛入刚玉坩埚中，接着放入开启式本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高效光热
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光催化生物碳/TiO2复合膜，其特征在于，将生物碳和纳米TiO2混合均匀后负载在膜上抽滤制得。2.根据权利要求1所述的高效光热
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光催化生物碳/TiO2复合膜，其特征在于，所述生物碳由石花菜制备得到。3.根据权利要求1或2所述的高效光热
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光催化生物碳/TiO2复合膜，其特征在于，所述生物碳的制备方法包括以下步骤：S1.将新鲜的石花菜清洗干净后烘干、粉碎；S2.将粉碎后的石花菜进行焙烧，收集焙烧后的碳粉进行研磨，得到石花菜衍生碳粉。4.根据权利要求3所述的效光热
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光催化生物碳/TiO2复合膜，其特征在于，步骤S1所述烘干温度为60～80℃...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙伟，姚昱岑，陈林，符婉婷，蒋梦，鲁天航，余勤阳，
申请(专利权)人：海南师范大学，
类型：发明
国别省市：