【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高分子复合材料，涉及一种太阳能驱动界面水蒸发与光催化染料降解双功能化的复合纤维膜及其制备方法与其在水资源净化和含染料工业废水处理中的应用。
技术介绍
1、水资源是地球生命赖以生存的基础，是人类社会发展不可或缺的条件。然而淡水资源不足和水体污染加剧不仅对社会环境造成污染，还会对人类健康造成严重的危害。开发高效节能的技术从海水或污水中分离出纯净的淡水，是解决这一难题的优选方案之一，也是世界范围内重点关注的前沿研究领域。在水处理技术中，太阳能驱动界面水蒸发技术作为近年来兴起的先进水处理策略引起了广泛的研究和关注。
2、太阳能驱动界面水蒸发技术是一种利用太阳能作为能量源，光热转化材料作为核心组分，通过吸收太阳光能量，并经光热材料转化为热能，从而加速水体蒸发的技术，通常用于从海水中脱盐提取纯净水和处理废水。目前，以基于膜材料的光热层进行界面水蒸发已被广泛应用在该
现有研究主要集中在光热层的基底组分和光热转化组分的改性，以提高蒸发效率和进行多功能化研究。当太阳能驱动界面水蒸发技术在进行工业废水处理时，会出现污染物富集，从而导致膜污染，堵塞输水通道，覆盖功能位点，从而影响蒸发器输水效率，光热转化效率，蒸发效率等。针对于含染料的工业废水，利用光催化材料降解染料从而达到污水净化是常见的水处理手段之一。因此，开发一种借助光热转化材料和光催化材料实现双功能化的材料，将太阳能驱动界面水蒸发和光催化染料降解的水处理技术进行一体化，从而达到膜材料在含染料等工业废水中高效水净化和长效使用的目的。
3、目前常见用于
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术公开提供了一种太阳能驱动界面水蒸发与光催化染料降解双功能化的复合纤维膜，用于改善淡水资源短缺问题，能够保证纤维膜在染料废水中光热水蒸发和光降解染料的同时进行，从而避免膜污染，有效提高污水处理效率。
2、需要说明的是，本专利技术为了保证复合纤维膜的双功能化，先利用聚多巴胺对纤维膜进行表面改性，再利用真空自组装法将聚苯胺@二氧化钛复合纳米颗粒负载在纤维膜表面，使其在处理染料废水时，保证复合纤维膜在具有高效的界面水蒸发速率的同时又具有优异的光降解性能，从而得到一种太阳能驱动界面水蒸发与光催化染料降解双功能化的复合纤维膜。
3、为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
4、本专利技术的第一技术目的是提供一种太阳能驱动界面水蒸发与光催化染料降解双功能化的复合纤维膜，所述复合纤维膜为聚苯胺@二氧化钛/聚芳醚腈复合纤维膜，所述复合纤维膜是通过静电纺丝技术制备聚芳醚腈纳米纤维膜；采用原位聚合法制备聚苯胺@二氧化钛复合纳米颗粒；利用聚多巴胺辅助真空自组装法在聚芳醚腈纳米纤维膜表层负载聚苯胺@二氧化钛复合纳米颗粒进行双功能化改性，最终得到聚苯胺@二氧化钛/聚芳醚腈复合纤维膜。
5、具体地，本专利技术具体公开一种利用聚芳醚腈纳米纤维膜为基底，利用聚多巴胺辅助真空自组装法负载双功能纳米颗粒聚苯胺@二氧化钛制备聚苯胺@二氧化钛/聚芳醚腈(pani@tio2/pen)复合纤维膜，可在污水蒸发进化的同时进行染料的光降解，实现高效的污水处理，同时避免膜污染，可应用于工业染料废水净化领域。
6、本专利技术的第二技术目的是提供一种太阳能驱动界面水蒸发与光催化染料降解双功能化的复合纤维膜的制备方法，具体包括如下步骤；
7、步骤(1)静电纺丝技术制备纳米纤维膜：
8、将聚芳醚腈溶于有机溶剂中配置聚芳醚腈溶液；随后采用静电纺丝技术制备聚芳醚腈纳米纤维膜；
9、步骤(2)聚苯胺@二氧化钛复合纳米颗粒制备：采用原位聚合法制备聚苯胺@二氧化钛复合纳米颗粒；
10、步骤(3)双功能化复合纤维膜的制备：利用聚多巴胺强大的粘附性能对步骤(1)的聚芳醚腈纳米纤维膜进行表面改性；将步骤(2)的聚苯胺@二氧化钛复合纳米颗粒制备为不同浓度的pani@tio2悬浊液，通过真空自组装法将pani@tio2负载在纳米纤维膜表面，随后烘干，即得到不同浓度的所述聚苯胺@二氧化钛/聚芳醚腈(pani@tio2/pen)复合纤维膜；
11、优选的，步骤(1)中，将2g pen粉末溶解在5ml有机溶剂中制备聚芳醚腈溶液，所述有机溶剂为n,n-二甲基甲酰胺(dmf)；所述静电纺丝电压为18kv，推动速度为0.0009mm/s，接收器速度为300rpm，将铝箔放在接收器上，保持静电纺丝10-12h，以制备所述聚芳醚腈纳米纤维膜。
12、优选的，步骤(2)中采用原位聚合法制备聚苯胺@二氧化钛复合纳米颗粒的具体操作如下：
13、先制备1.2mol/l的盐酸溶液；将0.1218ml苯胺(ani)溶解于90ml的1.2mol/l盐酸溶液中，再加入0.512g tio2，得到混合溶液a，将溶液超声搅拌30分钟，以确保混合均匀；将0.292g过硫酸铵(aps)溶解于30ml的1.2mol/l盐酸溶液中，得到混合溶液b；之后将b溶液以大约1滴/秒的速度滴入a溶液中,冰浴搅拌6h后进行重复抽滤3-4次，直至滤液成中性，以去除多余盐酸；最后得到的深蓝色固体，放入烘箱中烘干，24h后取出烘干后的深蓝色粉末。
14、优选的，步骤(3)中，将多巴胺固体溶解于tris-hcl缓冲液(ph＝8.5)中，浓度为0.5-1.5mg/ml，水浴反应温度为20-30℃，反应时间为10-12h，取出聚芳醚腈纳米纤维膜，烘干；所述pani@tio2悬浊液浓度为5-100mg/ml；所述pani@tio2悬浊液浓度具体优选为5mg/ml,10mg/ml,20mg/ml,40mg/ml,60mg/ml,80mg/ml,100mg/ml。
15、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术提供的一种太阳能驱动界面水蒸发与光催化染料降解双功能化的复合纤维膜及其制备方法与应用，具有如下优异效果：
16、本专利技术制备的聚苯胺@二氧化钛/聚芳醚腈(pani@tio2/pen)复合纤维膜基于太阳能驱动界面蒸发与光催化染料降解作用表现出优秀的水处理能力。在进行含染料工业废水的处理过程中，可实现对污水蒸发净化的同时进行染料污染物的降解，并能避免染料吸附造成的疏水通道堵塞，纳米材料覆盖等膜污染，确保复合纤维膜的高效污水处理效率和长效使用性能，在水处理领域具有良好的应用前景。
17、本专利技术制备的聚苯胺@二氧化钛/聚芳醚腈(pani@tio2/pen本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种太阳能驱动界面水蒸发与光催化染料降解双功能化的复合纤维膜，其特征在于，所述复合纤维膜为聚苯胺@二氧化钛/聚芳醚腈复合纤维膜，所述复合纤维膜是通过静电纺丝技术制备聚芳醚腈纳米纤维膜；采用原位聚合法制备聚苯胺@二氧化钛复合纳米颗粒；利用聚多巴胺辅助真空自组装法在聚芳醚腈纳米纤维膜表层负载聚苯胺@二氧化钛复合纳米颗粒进行双功能化改性，最终得到聚苯胺@二氧化钛/聚芳醚腈复合纤维膜。
2.一种如权利要求1所述太阳能驱动界面水蒸发与光催化染料降解双功能化的复合纤维膜的制备方法，其特征在于，所述方法具体包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的太阳能驱动界面水蒸发与光催化染料降解双功能化的复合纤维膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，将2g PEN粉末溶解在5mL有机溶剂中制备为聚芳醚腈溶液，所述有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺(DMF)；所述静电纺丝电压为18kV，推动速度为0.0009mm/s，滚筒接收器旋转速度为300rpm，将铝箔覆于滚筒接收器上，保持静电纺丝10-12h，以制备所述聚芳醚腈纳米纤维膜。
4.根据权利要求2所述的太阳能驱动界面水
5.根据权利要求2所述的太阳能驱动界面水蒸发与光催化染料降解双功能化的复合纤维膜的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，将多巴胺固体溶解于Tris-HCl缓冲液(pH＝8.5)中，浓度为0.5-1.5mg/mL，水浴反应温度为20-30℃，反应时间为10-12h，取出聚芳醚腈纳米纤维膜，烘干；所述PANI@TiO2悬浊液浓度为5-100mg/mL。
6.一种如权利要求1所述太阳能驱动界面水蒸发与光催化染料降解双功能化的复合纤维膜或如权利要求2所述方法制备的太阳能驱动界面水蒸发与光催化染料降解双功能化的复合纤维膜在水资源净化和含染料工业废水处理中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种太阳能驱动界面水蒸发与光催化染料降解双功能化的复合纤维膜，其特征在于，所述复合纤维膜为聚苯胺@二氧化钛/聚芳醚腈复合纤维膜，所述复合纤维膜是通过静电纺丝技术制备聚芳醚腈纳米纤维膜；采用原位聚合法制备聚苯胺@二氧化钛复合纳米颗粒；利用聚多巴胺辅助真空自组装法在聚芳醚腈纳米纤维膜表层负载聚苯胺@二氧化钛复合纳米颗粒进行双功能化改性，最终得到聚苯胺@二氧化钛/聚芳醚腈复合纤维膜。
2.一种如权利要求1所述太阳能驱动界面水蒸发与光催化染料降解双功能化的复合纤维膜的制备方法，其特征在于，所述方法具体包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的太阳能驱动界面水蒸发与光催化染料降解双功能化的复合纤维膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，将2g pen粉末溶解在5ml有机溶剂中制备为聚芳醚腈溶液，所述有机溶剂为n,n-二甲基甲酰胺(dmf)；所述静电纺丝电压为18kv，推动速度为0.0009mm/s，滚筒接收器旋转速度为300rp...
【专利技术属性】
技术研发人员：王盼，李零沙，童利芬，王梦雪，严海朋，刘熙迪，
申请(专利权)人：成都大学，
类型：发明
国别省市：
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