一种PVDF@PVA-FeC2O4/BWO复合膜高效去除六价铬的方法技术

本发明专利技术公开了一种PVDF@PVA

【技术实现步骤摘要】
一种PVDF@PVA
‑
FeC2O4/BWO复合膜高效去除六价铬的方法


[0001]本专利技术属于环境与化学工程
，涉及到新型光催化膜PVDF@PVA
‑
FeC2O4/BWO的制备，提高BWO利用价值的同时实现高效循环处理水环境中六价铬。

技术介绍

[0002]近年来，为了满足人们对材料和设备的多功能和轻量级的需求，已经产生了许多棘手的问题，如能源短缺和环境污染。尽管多年来水质有所改善，但工业废水中的重金属、染料、石油泄漏、和排放的其他污染物已经对人类和其他人造成了不可挽回的损害。例如，铬(Cr)由于其毒性和非生物降解性而表现出有害影响。它通常以三价铬(Cr(III))或六价铬(Cr(VI))的形式存在。Cr(VI)对生物体具有毒性和诱变作用，而Cr(III)是人体必需的微量元素之一。将Cr(VI)还原为Cr(III)是去除Cr(VI)的普遍适用策略。
[0003]光催化技术因其生态友好、操作简单、低成本、低能耗、高效等优点而受到环境领域的广泛关注。因此，它被认为是有效解决废水中Cr(VI)污染的一种很有前途的策略。但是粉体光催化材料在光还原过程中一直存在易产生二次污染，不易回收，导致重复性差的缺点。为了改善这一缺点，考虑将光催化剂与膜表面牢固的结合在一起制备光催化膜，解决粉体光催化剂回收问题的同时，改善膜的性能。其中，聚偏二氟乙烯(PVDF)与大多数的有机溶剂不互溶，因此是一种解决粉体材料难回收的理想载体。然而其疏水性降低了它们对污垢和生物污染的抵抗，限制了它在工业领域的应用。
[0004]因此本专利技术采用简易共沉淀法制备掺草酸亚铁(FeC2O4)的光催化剂，形成新型的可见光响应的FeC2O4/Bi
2.15
WO6(FeC2O4/BWO)复合材料，制备光催化性能优异的复合材料，提高了BWO的利用价值。旨在改善粉体材料循环利用，通过表面化学接枝的方法构建形成PVA辅助的FeC2O4/BWO复合PVDF膜(PVDF@PVA
‑
FeC2O4/BWO)，同时还能有效改善PVDF膜的亲水性。然而，目前我们尚未查到这类光催化膜的制备，以及在Cr(VI)还原领域应用的技术和专利。

技术实现思路

[0005]为实现本专利技术目的，本专利技术的技术方案是以PVDF膜作为基体材料，将制备的FeC2O4/BWO复合材料，在PVA辅助条件下接枝到膜表面构筑PVDF@PVA
‑
FeC2O4/BWO复合膜，进行还原六价铬的光化学反应，且效率和循环稳定性都较高。同时，对比纯PVDF膜，复合膜的构建可以将亲水性和强力显著提升。该专利技术所采用的技术方案按照以下步骤进行：
[0006]在具体实施方案中，本专利技术提供了一种PVDF@PVA
‑
FeC2O4/BWO复合膜高效去除六价铬的方法。其特征在于，包括下列步骤：
[0007](a)分别称取Bi(NO3)3·
5H2O和Na2WO4·
2H2O控制Bi/W摩尔比为2.15，依次溶解在一定量的1.2M HNO3和1.2M NaOH溶液中，将两种溶液完全混合，搅拌2
‑
4h后加热，冷却，随后用无水乙醇和蒸馏水进行反复清洗，最后干燥13
‑
20h后得到钨酸铋粉末，记为BWO；
[0008](b)分别配制0.1mol L
‑1(NH4)2C2O4溶液和0.1mol L
‑1FeSO4·
7H2O溶液，将两种溶
液完全混合，加热搅拌5
‑
7h后，冷却，随后用蒸馏水进行反复清洗，最后干燥1
‑
3h后得到草酸亚铁粉末，记为FeC2O4；
[0009](c)分别称取一定量步骤(a)得到的BWO粉末与步骤(b)得到的FeC2O4粉末，溶解在20mL H2O中，室温持续搅拌15
‑
20h，最后干燥2
‑
4h后得到FeC2O4/BWO复合粉末；
[0010](d)将一定量二甲基甲酰胺DMF溶液置于磁力搅拌器上，开启搅拌的同时缓缓加入已预先干燥的聚偏氟乙烯PVDF粉末，一定温度和一定转速条件下连续搅拌5
‑
7h得到均相铸膜液；
[0011](e)通过小型自动涂膜机将步骤(d)中得到的铸膜液均匀地涂覆在玻璃板表面；
[0012](f)将步骤(e)所得玻璃板在空气浴中滞留9
‑
15s后，浸没在去离子水凝固浴中20
‑
25h，随后每隔一段时间换一次水以除去残留溶剂，得到PVDF膜；
[0013](g)将步骤(f)所得PVDF膜置于去离子水中保存备用；
[0014](h)配制200mL 1mol L
‑1氢氧化钾KOH溶液，其中添加0.5g氟化四丁铵TBAF，将步骤(g)所得PVDF膜剪裁成一定大小并浸没在上述溶液中反应20
‑
40min；
[0015](i)配制200mL 1mol L
‑1亚硫酸氢钠NaHSO3溶液，其中添加0.1g 98％浓硫酸H2SO4，随后放入经步骤(h)处理后的膜并反应5
‑
15min，得到改性PVDF膜；
[0016](j)配制1wt％戊二醛溶液，其中添加0.5wt％H2SO4作催化剂，将步骤(i)得到的改性PVDF膜浸没于溶液中反应3
‑
7min；
[0017](k)称取一定量步骤(c)得到的FeC2O4/BWO复合粉末和一定量聚乙烯醇PVA粉末溶解于30mL H2O中，一定温度下持续搅拌1
‑
3h，得到均匀的分散液；
[0018](l)将步骤(j)所得PVDF膜直接浸入步骤(k)所得分散液中反应5
‑
10min，干燥后得到PVA辅助的FeC2O4/BWO复合PVDF膜，记为PVDF@PVA
‑
FeC2O4/BWO；
[0019](m)将步骤(1)所得PVDF@PVA
‑
FeC2O4/BWO复合膜置于阴凉干燥处保存备用；
[0020](n)将一定大小PVDF@PVA
‑
FeC2O4/BWO复合膜置于光催化反应器中，加入一定量六价Cr溶液控制其浓度为10
‑
30mg L
‑1，并调节至适宜pH值；
[0021](o)打开冷却装置和光源，以一定的光强照射反应器，进行光催化还原六价Cr的反应，反应一段时间后关闭光催化反应器。
[0022]根据权利要求1所述的一种PVDF@PVA
‑
FeC2O4/BWO复合膜高效去除六价铬的方法，其特征在于：
[0023](1)所述PVDF@PVA
‑
FeC2O4/BWO复合膜制备的条件为：FeC2O4/BWO质量浓度为0.06wt％，PVA质量浓度为6wt％；
[0024](2)与PVDF膜相比，所述PVD本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种PVDF@PVA
‑
FeC2O4/BWO复合膜高效去除六价铬的方法，其特征在于，包括下列步骤：(a)分别称取Bi(NO3)3·
5H2O和Na2WO4·
2H2O控制Bi/W摩尔比为2.15，依次溶解在一定量的1.2M HNO3和1.2M NaOH溶液中，将两种溶液完全混合，搅拌2
‑
4h后加热，冷却，随后用无水乙醇和蒸馏水进行反复清洗，最后干燥13
‑
20h后得到钨酸铋粉末，记为BWO；(b)分别配制0.1mol L
‑1(NH4)2C2O4溶液和0.1mol L
‑1FeSO4·
7H2O溶液，将两种溶液完全混合，加热搅拌5
‑
7h后，冷却，随后用蒸馏水进行反复清洗，最后干燥1
‑
3h后得到草酸亚铁粉末，记为FeC2O4；(c)分别称取一定量步骤(a)得到的BWO粉末与步骤(b)得到的FeC2O4粉末，溶解在20mL H2O中，室温持续搅拌15
‑
20h，最后干燥2
‑
4h后得到FeC2O4/BWO复合粉末；(d)将一定量二甲基甲酰胺DMF溶液置于磁力搅拌器上，开启搅拌的同时缓缓加入已预先干燥的聚偏氟乙烯PVDF粉末，一定温度和一定转速条件下连续搅拌5
‑
7h得到均相铸膜液；(e)通过小型自动涂膜机将步骤(d)中得到的铸膜液均匀地涂覆在玻璃板表面；(f)将步骤(e)所得玻璃板在空气浴中滞留9
‑
15s后，浸没在去离子水凝固浴中20
‑
25h，随后每隔一段时间换一次水以除去残留溶剂，得到PVDF膜；(g)将步骤(f)所得PVDF膜置于去离子水中保存备用；(h)配制200mL 1mol L
‑1氢氧化钾KOH溶液，其中添加0.5g氟化四丁铵TBAF，将步骤(g)所得PVDF膜剪裁成一定大小并浸没在上述溶液中反应20
‑
40min；(i)配制200mL 1mol L
‑1亚硫酸氢钠NaHSO3溶液，其中添加0.1g 98％浓硫...

【专利技术属性】
技术研发人员：任海涛，潘泽，李硕，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：