【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于环境功能材料制备，尤其涉及一种掺钴羟基氧化铁光芬顿自清洁膜及其制备方法与应用。
技术介绍
1、随着城市化和工业化进程的加快，含油废水已严重威胁人类健康，日益受到人们的关注。目前含油废水的处理技术主要包括化学氧化法、微生物降解法、气浮法、沉淀法、混凝-絮凝法、离心法、膜分离法等。传统的油水分离膜在分离过程中，油滴会黏附在膜表面或堵塞膜孔，导致分离性能下降甚至无法进行分离。因此，开发具有优异防污性能的油水分离膜受到了学者的广泛关注。
2、自清洁膜的研究是解决膜污染问题的一个可行方案。光催化自清洁膜和光芬顿自清洁膜是两种被广泛研究的自清洁膜。光催化自清洁膜可通过光催化过程实现自清洁，但它们的缺点是耗时长(通常超过60分钟)，而且膜孔内的污染物不能完全降解。为了克服这些问题，人们对光芬顿自清洁膜进行了广泛的研究。光催化和芬顿的联合作用可大大缩短自清洁时间，并完全降解膜孔中的污染物。然而，光芬顿膜的制备往往较为复杂，这在一定程度上限制了其实际应用。
3、羟基氧化铁(β-feooh)因其制备简单、活性优异、表面亲水羟基丰富等优点，已被大量应用于防污自清洁膜技术中。文献(adv.funct.mater.2017,27,1700251.)首次报道了β-feooh在复合膜上矿化后具有一定的自清洁性能，然而，较少的活性位点和较高的电子-空穴复合率等限制了其自清洁活性，使得自清洁过程需要较长时间。因此，开发一种合成方法简单、自洁能力强、油水分离效果好的分离膜是目前膜污染处理的重要技术问题。
1、为解决上述技术问题，本专利技术提出了一种掺钴羟基氧化铁光芬顿自清洁膜及其制备方法与应用，利用盐酸多巴胺和掺钴羟基氧化铁对膜进行负载改性以赋予膜防污性能和光芬顿自清洁性能，用于解决传统油水分离膜的膜污染问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了以下技术方案：
3、本专利技术的技术方案之一：
4、一种掺钴羟基氧化铁光芬顿自清洁膜的制备方法，用盐酸多巴胺对基底改性得到基底@pda膜，之后用掺钴羟基氧化铁对所述基底@pda膜进行改性，得到所述掺钴羟基氧化铁光芬顿自清洁膜。
5、本专利技术通过聚多巴胺包覆使基膜表面由疏水性转变为亲水性，实现超亲水表面的简易制备和原料的有效利用，随后使用掺钴羟基氧化铁在基膜上矿化，赋予基膜光芬顿自清洁性能。本专利技术方法制备的膜表现出超亲水/水下超疏油性，能够高效的分离不同的水包油乳液，具有良好的抗污性；并且在长时间分离操作后，可以通过光芬顿清洁迅速地恢复润湿性和分离性能。
6、进一步地，具体包括以下步骤：
7、将盐酸多巴胺和三羟甲基氨基甲烷溶于水得到溶液a，将基底浸泡在所述溶液a中，取出后用去离子水洗涤，在室温下干燥得到基底@pda膜；
8、将六水氯化铁、六水氯化钴和尿素溶于溶剂中得到溶液b，将所述基底@pda膜浸入溶液b中，水热反应后取出，用去离子水洗涤，在室温下干燥得到所述掺钴羟基氧化铁光芬顿自清洁膜。
9、本专利技术制备过程中尿素的加入可以为β-feooh的生长提供碱性条件，六水氯化铁、六水氯化钴分别提供钴和铁原子，钴掺杂后，由于钴和铁的半径相似，所以钴原子会置换掉铁原子，又因为铁是三价，钴是二价，所以会产生氧空位，电子从导带转移到氧空位中与氧气作用生成活性氧，从而降低电子空穴复合率；掺杂进β-feooh的钴原子可以为氧气的吸附提供活性位点并且产生的氧空位也可以作为活性区进行催化。
10、更进一步地，基底用溶液a浸泡前需用乙醇润湿。
11、更进一步地，所述溶剂包括但不限于水、甲醇、乙醇。
12、更进一步地，所述基底为聚丙烯膜、聚偏氟乙烯膜、聚四氟乙烯膜或聚醚砜膜，作为优选，所述基底为聚丙烯膜。
13、更进一步地，所述溶液a中，三羟甲基氨基甲烷的物质的量浓度为0.01mol/l，盐酸多巴胺的物质的量浓度为0.01mol/l。
14、更进一步地，基底在溶液a中的浸泡时间为6h。
15、更进一步地，所述溶液b中，六水氯化铁的物质的量浓度为0.06-0.18mol/l，六水氯化钴的物质的量浓度为0.06-0.12mol/l，尿素的物质的量浓度为0.05mol/l。
16、更进一步地，所述水热反应的温度为100℃，反应时间为12h。
17、本专利技术的技术方案之二：
18、一种掺钴羟基氧化铁光芬顿自清洁膜，根据上述制备方法制备得到。
19、本专利技术的技术方案之三：
20、所述的掺钴羟基氧化铁光芬顿自清洁膜在含油废水的处理中的应用。
21、与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和技术效果：
22、(1)本专利技术利用光芬顿技术兼并膜分离技术，赋予膜优异的自清洁性能，经过30次分离操作，改性膜经20min光芬顿自清洁过程后通量恢复率高达98.6％以上，大大延长了膜的使用寿命，降低成本，适用于长时间、高强度的油水分离场景。
23、(2)本专利技术使用盐酸多巴胺和掺钴羟基氧化铁对基膜进行改性，赋予其超亲水/水下超疏油性，大大提高了膜的抗污性能，适用于各种类型的油水污染分离。
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1.一种掺钴羟基氧化铁光芬顿自清洁膜的制备方法，其特征在于，用盐酸多巴胺对基底改性得到基底@PDA膜，之后用掺钴羟基氧化铁对所述基底@PDA膜进行改性，得到所述掺钴羟基氧化铁光芬顿自清洁膜。
2.根据权利要求1所述的掺钴羟基氧化铁光芬顿自清洁膜的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的掺钴羟基氧化铁光芬顿自清洁膜的制备方法，其特征在于，所述基底为聚丙烯膜、聚偏氟乙烯膜、聚四氟乙烯膜或聚醚砜膜。
4.根据权利要求2所述的掺钴羟基氧化铁光芬顿自清洁膜的制备方法，其特征在于，所述溶液A中，三羟甲基氨基甲烷的物质的量浓度为0.01mol/L，盐酸多巴胺的物质的量浓度为0.01mol/L。
5.根据权利要求2所述的掺钴羟基氧化铁光芬顿自清洁膜的制备方法，其特征在于，基底在溶液A中的浸泡时间为6h。
6.根据权利要求2所述的掺钴羟基氧化铁光芬顿自清洁膜的制备方法，其特征在于，所述溶液B中，六水氯化铁的物质的量浓度为0.06-0.18mol/L，六水氯化钴的物质的量浓度为0.06-0.12mol/L，尿素的物
7.根据权利要求2所述的掺钴羟基氧化铁光芬顿自清洁膜的制备方法，其特征在于，所述水热反应的温度为100℃，反应时间为12h。
8.一种掺钴羟基氧化铁光芬顿自清洁膜，其特征在于，根据权利要求1-7任一项所述制备方法制备得到。
9.权利要求8所述的掺钴羟基氧化铁光芬顿自清洁膜在含油废水的处理中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种掺钴羟基氧化铁光芬顿自清洁膜的制备方法，其特征在于，用盐酸多巴胺对基底改性得到基底@pda膜，之后用掺钴羟基氧化铁对所述基底@pda膜进行改性，得到所述掺钴羟基氧化铁光芬顿自清洁膜。
2.根据权利要求1所述的掺钴羟基氧化铁光芬顿自清洁膜的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的掺钴羟基氧化铁光芬顿自清洁膜的制备方法，其特征在于，所述基底为聚丙烯膜、聚偏氟乙烯膜、聚四氟乙烯膜或聚醚砜膜。
4.根据权利要求2所述的掺钴羟基氧化铁光芬顿自清洁膜的制备方法，其特征在于，所述溶液a中，三羟甲基氨基甲烷的物质的量浓度为0.01mol/l，盐酸多巴胺的物质的量浓度为0.01mol/l。
5.根据权利要求2所...
【专利技术属性】
技术研发人员：崔久云，张宜波，谢阿田，田彤，王飞燕，蒲家恒，魏灿，骆基荣，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：
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