[发明专利]一种污水站用负载光催化剂的氟碳纤维膜及其制备方法

说明书

本发明涉及一种污水站用负载光催化剂的氟碳纤维膜及其制备方法，通过对氟碳纤维进行等离子放电和紫外辐照的方式接枝丙烯酸，通过增加其表面上的羧基提高对光催化材料的结合能力，得到负载WO₃修饰Bi₂WO₆的可见光光催化剂的氟碳纤维膜，光催化剂的负载量和表面形貌易于调控，制备过程简单无污染，方便工业化生产，在波长为420‑650nm波段的可见光范围内对污水站各类污染物具有良好的降解作用。

技术领域

本发明涉及环保技术领域，具体涉及一种污水站用负载光催化剂的氟碳纤维膜及其制备方法。

背景技术

市政污水处理厂往往位于工业集中区或者居民区附近，在污水处理过程中会向外界环境释放大量恶臭性气体，这些气体会对人们的生活环境和身体健康造成一定的潜在危害，市政污水处理厂的异味扰民问题成为热点的民生问题之一，逐渐引起各级主管部门的重视。

解决污水处理厂的异味扰民问题，关键是杜绝臭味气体的无组织溢散问题，所以需要对污水处理的构筑物进行加盖。臭气源加盖应便于污水处理设施的正常运行、维护和管理，并符合以下基本要求：(1)正常运行时，加盖不应影响对构筑物内部和设备的采光要求；(2)应设置检修通道，加盖不应妨碍设备的操作和维护检修；(3)应采取防止因抽吸负压引起的加盖损坏的措施；(4)应采取防止雨水在盖板上累积的措施。目前针对城镇污水处理厂的常规加盖方式主要有：玻璃钢加盖、反吊膜加盖和充气膜加盖，其中反吊膜和充气膜常用的膜材为氟碳纤维膜，氟碳纤维膜材具有透光性能好、弹性大、强度高、抗酸碱腐蚀及紫外线老化、具有一定自洁净功能，以上功能主要通过玻璃纤维和聚脂纤维等高强度基材涂覆聚四氟乙烯(PTFE)、聚氯乙烯(PVC)、聚偏氟乙烯(PVDF)或者乙烯-四氟乙烯(ETFE)等功能性涂层而实现。

污水站加盖后，臭气源被封闭在加盖空间内，由于加盖空间一般较大导致后端收集处理的负荷较高，从而投资和运行费用高企。沉淀池和厌氧池的臭气强度相比于浓缩池和储泥池较低，且内部加盖环境非正压；加盖膜材的透光性一般比较高，乙烯-四氟乙烯(ETFE)膜材的透光性甚至可以达到90％以上。通过在加盖膜材内侧涂覆可见光光催化剂，在可见光作用下可以分解加盖空间内的臭气，将处理和加盖措施有效集成，此种方式光催化反应时间充足，是一种理想的主动净化方式。

因此，研制出一种制备工艺简单，成本低廉，光催化剂可见光响应良好且与膜材附着力强的氟碳纤维膜，对于削减市政污水站臭气浓度具有重要意义，具有良好的应用前景。

经检索，关于光催化材料与膜材料复合的专利报道已有相关公开。

如，中国专利CN110652974A公开了一种具有光催化功能的吸附型复合纳米纤维膜及制备方法，该申请案是将5-15％质量分数的TiO₂光催化剂、1-8％质量分数的Zr-MOF吸附材料与14-24％质量分数的PVDF以及DMF和丙酮进行混合，通过静电纺丝的方式制备具有光催化功能的吸附型复合纳米纤维膜，然后与铜网载体进行复合，可用于空气净化领域。该申请案使用的TiO₂光催化剂无法在可见光波段有效分解污染物，而且不是涂敷在纤维膜表面，内部的催化剂无法得到有效光照，制备工艺复杂，无法用于污水处理站加盖膜内的臭气净化。

又如，中国专利CN 105749762 B的申请案公开了一种具有光催化活性的高分子复合膜材料及其制备方法，该申请案(1)将氧化石墨烯、去离子水和无水乙醇混合，超声分散后滴加钛酸，加热反应，反应液冷却后过滤、洗涤得包含TiO₂-氧化石墨烯纳米材料的悬浮体系；(2)将悬浮体系移入高压釜中，加入还原剂，密闭后热处理，冷却后分离，洗涤、烘干后得TiO₂-氧化石墨烯纳米粉末材料；(3)TiO₂-氧化石墨烯纳米粉末材料悬浮于甲基丙烯酸甲酯中，超声分散后加入引发剂，水浴中搅拌反应制得铸膜液，将铸膜液均匀刮涂在基底上，烘干后即得复合膜材料。同样的该申请案制备工序复杂，TiO₂无可见光活性，膜材材料受限且内部的光催化材料无法得到有效光照，无法用于污水处理站加盖膜内的臭气净化。