一种基于原位共混的亲水性制造技术

本发明专利技术公开了一种基于原位共混的亲水性

【技术实现步骤摘要】
一种基于原位共混的亲水性Fe
‑
Vo
‑
二氧化钛
‑
PES自清洁复合膜、其制备方法及应用


[0001]本专利技术属于高级氧化技术处理领域，具体涉及一种基于原位共混的亲水性
Fe
‑
Vo
‑
二氧化钛
‑
PES
自清洁复合膜
、
其制备方法及应用
。

技术介绍

[0002]随着社会的发展和医疗水平的进步，抗生素被大量的生产和使用，并经过各种途径进入自然水环境中，水资源的安全面临着严峻的挑战
。
抗生素的结构非常复杂，大多数不能自然降解，长期累积所引起的生态系统风险不容忽视
。
高级氧化工艺
(AOPs)
是一种很有前途的去除水中有机污染物的方法，该技术是基于原位生成的高活性氧物种
(ROS)
，可以将污染物转化为小分子的化合物甚至完全矿化为水和二氧化碳
。
尽管
AOPs
在抗生素降解方面具有优异的活性，但在实际应用中仍存在各种各样的局限性
。
当下，联合多种高级氧化技术协同处理自然水环境中的抗生素已成为解决全球抗生素耐药性和水净化的有效策略之一
。
其中芬顿氧化技术具有操作简单
、
条件温和
、
环境友好等优点，但
Fe
2+
再生缓慢是芬顿反应的限速步骤
。
将光催化技术与芬顿氧化技术联用，通过协同作用可以促进芬顿反应中 Fe
3+
/Fe
2+
的循环速率，进而提升降解效率
。
粉末催化剂的循环稳定性差和分离回收难，是实际应用中面临的关键问题
。
膜分离技术具有高效性
、
灵活性
、
耗能低等特点，将催化剂固定在宏观膜内可以减少粉末催化剂的损耗
。
另外催化材料可以有效清除膜表面的污染物，提高微孔膜通量恢复率，进而达到自净化效果，减少了传统化学清洗过程中药剂的使用量，避免了对膜结构的破坏
。
因此设计一种由多种高级氧化技术集成的联合技术，对于目前抗生素废水处理具有重大意义
。

技术实现思路

[0003]针对上述现有技术存在的不足，本专利技术的目的是提供一种基于原位共混的亲水性
Fe
‑
Vo
‑
二氧化钛
‑
PES
（以下记为
Fe
‑
Vo
‑
TiO2‑
PES
）自清洁复合膜
、
其制备方法及应用
。
[0004]本专利技术以
Fe
‑
Vo
‑
TiO2粉末光催化剂为活性组分，
PES
多孔膜为基底，制备得到
Fe
‑
Vo
‑
TiO2‑
PES 膜，通过在降解反应中加入少量的过氧化氢，构建光催化
‑
芬顿体系，产生了大量羟基自由基和超氧自由基等活性氧物种，实现对诺氟沙星抗生素的高效氧化降解
。
本专利技术构建的光芬顿降解方法在优化后的实验条件（催化剂浓度为
0.1 g/L、
初始
pH
为
7、H2O2浓度为
5 mM
）下，可高效降解有机污染物，性能最佳的复合膜，光照
120 min
后诺氟沙星去除率为
82%。
所制备的亲水性复合膜具有优异的循环稳定性能和自清洁性能，通量恢复率为
80%。
该方法拓宽了光芬顿技术的适用初始
pH
范围，改善了铁物种循环过程，解决了粉末催化剂回收困难和活性组分易流失等问题，具有更广泛的有机废水降解适用性
。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种基于原位共混的亲水性
Fe
‑
Vo
‑
TiO2‑
PES
自清洁复合膜的制备方法，包括如下步骤：
（1）通过水热法制备纳米管钛酸；将纳米管钛酸煅烧得到含有体相氧空位的锐钛矿相二氧化钛；将锐钛矿相二氧化钛分散在去离子水中，加入铁盐，调节
pH
为酸性，在
90
‑
100℃
搅拌1‑
2 h
，离心
、
固体水洗
、
干燥后得到
Fe
‑
Vo
‑
TiO2；（2）将
Fe
‑
Vo
‑
TiO2加入极性溶剂中，室温下超声分散均匀后，加入研磨后的聚醚砜（
PES
）粉末和聚乙烯吡咯烷酮（
PVP
）粉末，
60
‑
90℃
机械搅拌5‑
8 h
，形成均质的铸膜液；再将其放置于烘箱中静置，室温下，将烘箱中静置后的铸膜液倒在平整
、
干燥
、
洁净的玻璃板表面，调整刮刀厚度，匀速平推刮刀，在空气中静止
10
‑
30 s
后将玻璃板浸没入纯水中，使其分相成膜，用超纯水充分清洗膜表面，去除残留溶剂后置于超纯水中保存备用
。
[0006]进一步地，所述步骤（1）中铁盐为硝酸铁和氯化铁中的至少一种；以二氧化钛和铁盐总量计，
Fe
的质量分数为
0.1 %~7 %。
[0007]进一步地，所述步骤（1）中，调节
pH
为酸性是指调节
pH
为2‑
3。
[0008]进一步地，所述步骤（2）中，加入的溶剂为
N,N
‑
二甲基乙酰胺（
DMAC
），溶液中聚醚砜的质量分数为
15~20%
，
Fe
‑
Vo
‑
TiO2与聚醚砜的质量比为
0.02~0.08
，聚醚砜与聚乙烯吡咯烷酮的质量比为
2~5:1
，水浴温度为
60
‑
90℃
，烘箱静置温度为
50
‑
90℃
，刮刀厚度为
100
‑
200 μ
m。
[0009]本专利技术提供了上述方法制得的基于原位共混的亲水性
Fe
‑
Vo
‑
TiO2‑
PES
自清洁复合膜
。
[0010]本专利技术还提供了上述亲水性
Fe
‑
Vo
‑
TiO2‑
PES
自清洁复合膜在催化降解诺氟本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于原位共混的亲水性
Fe
‑
Vo
‑
TiO2‑
PES
自清洁复合膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）通过水热法制备纳米管钛酸；将纳米管钛酸煅烧得到含有体相氧空位的锐钛矿相二氧化钛；将锐钛矿相二氧化钛分散在去离子水中，加入铁盐，调节
pH
为酸性，在
90
‑
100℃
搅拌1‑
2 h
，离心
、
固体水洗
、
干燥后得到
Fe
‑
Vo
‑
TiO2；（2）将
Fe
‑
Vo
‑
TiO2加入极性溶剂中，室温下超声分散均匀后，加入研磨后的聚醚砜（
PES
）粉末和聚乙烯吡咯烷酮（
PVP
）粉末，
60
‑
90℃
机械搅拌5‑
8 h
，形成均质的铸膜液；再将其放置于烘箱中静置，室温下，将烘箱中静置后的铸膜液倒在平整
、
干燥
、
洁净的玻璃板表面，调整刮刀厚度，匀速平推刮刀，在空气中静止
10
‑
30 s
后将玻璃板浸没入纯水中，使其分相成膜，用超纯水充分清洗膜表面，去除残留溶剂后置于超纯水中保存备用
。2.
根据权利要求1所述基于原位共混的亲水性
Fe
‑
Vo
‑
TiO2‑
PES
自清洁复合膜的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中铁盐为硝酸铁和氯化铁中的至少一种；以二氧化钛和铁盐总量计， Fe
的质量分数为
0.1 %~7 %。3.
根据权利要求1所述基于原位共混的亲水性
Fe
‑
Vo
‑
TiO2‑
PES
自清洁复合膜的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中，调节
pH
为酸性是指调节

【专利技术属性】
技术研发人员：张敏，侯世英，杨建军，李秋叶，梁慧荣，尹亚，
申请(专利权)人：河南大学，
类型：发明
国别省市：