[发明专利]一种具有耐紫外自清洁的过滤膜及其应用

说明书

本发明公开了一种具有耐紫外自清洁的过滤膜，所述具有耐紫外自清洁的过滤膜包括膜，在膜表面通过原位生长负载有光催化剂；其中，所述光催化剂为二氧化钛，且通过溶剂热法或者溶剂凝胶法制备得到。本发明所述具有耐紫外自清洁的过滤膜，采用安全环保的等离子体改性方法，不仅对膜材料几乎没有损伤，并且接枝后的亲水基团（羧基）与膜表面通过化学键相结合，改性的亲水效果持久且稳定，不易失效，在进行亲水改性后，有效的增加了膜通量，降低了接触角，因此在过滤中不易被污染，具有较好的抗污染能力。

技术领域

本发明涉及膜分离技术领域，具体涉及一种具有耐紫外自清洁的过滤膜及其应用。

背景技术

膜分离技术被认为是解决水污染问题的关键技术之一，但有机污染物引起的膜污染是所有基于膜的技术普遍存在的问题，并对膜性能产生重大有害影响，这无疑是膜技术发展的瓶颈性问题。为此，将膜分离技术和光催化耦合在一个单元中，在高效节能的水净化和废水处理方面显示出巨大的潜力。然而，光催化功能也给膜本身带来了一个关键挑战，由于光催化功能需要在持续、长时间的光照下才能发挥作用，这就导致膜结构在长时间的光照下，极有可能受到紫外线和活性氧物的严重破坏，导致膜的功能失效，尤其是对于聚合物膜。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种具有耐紫外自清洁的过滤膜及其应用，以解决现有技术中具备光催化功能的膜容易受到紫外线和活性氧化物的破坏、导致膜功能失效的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种具有耐紫外自清洁的过滤膜，所述具有耐紫外自清洁的过滤膜包括膜，在膜表面通过原位生长负载有光催化剂；其中，所述光催化剂为二氧化钛，且通过溶剂热法或者溶剂凝胶法制备得到。

本发明还提供一种具有耐紫外自清洁过滤膜的应用，如上述具有耐紫外自清洁的过滤膜能够过滤废水，能够在紫外灯的长期照射下降解废水中的有机物，且膜表面纤维没有被破坏。其中，所述废水中的有机物主要包括染料、药物以及大分子化合物，具体包括罗丹明B、亚甲基蓝、盐酸四环素、阿司匹林、牛血清蛋白和腐殖酸等。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、本发明所述具有耐紫外自清洁的过滤膜，采用安全环保的等离子体改性方法，不仅对膜材料几乎没有损伤，并且接枝后的亲水基团（羧基）与膜表面通过化学键相结合，改性的亲水效果持久且稳定，不易失效，在进行亲水改性后，有效的增加了膜通量，降低了接触角，因此在过滤中不易被污染，具有较好的抗污染能力；采用溶剂热法或者溶剂凝胶法合成的海胆状二氧化钛，具有优异的催化活性和较高的比表面积，使其可以对多种有机污染物吸附并协同催化，不仅可以保持光催化和膜分离技术的原始优势，而且可以解决和缓解限制这两种技术发的问题。

2、本发明所述过滤膜制备方法步骤简单、操作方便，由于羧基与二氧化钛的配位作用，只需要将二氧化钛生成过程中加入具有亲水性的膨化聚四氟乙烯即可将二氧化钛原位生长在该膜上，仅需一步便能合成，具有很好的工业应用前景。

3、本发所述过滤膜具有优良的膜通量和光催化性能，其膜通量达到1600 L/(m²·h)，并且循环使用10次依然保持100%恢复膜通量，其表面的接触角降低至31°，在两小时内可催化降解罗丹明B达到95%以上，循环使用20次的降解率依然保持在90%以上，具有广泛应用前景。

附图说明

图1为本发明制备的具有耐紫外自清洁过滤膜的结构示意图，1为聚四氟乙烯，2为聚丙烯酸，3为二氧化钛。

图2为本发明所述具有耐紫外自清洁过滤膜的实物图。

图3为接枝改性过程的三种膜的接触角；其中，a为聚四氟乙烯原膜、b为接枝聚丙烯酸的聚四氟乙烯膜，c为二氧化钛-膨化聚四氟乙烯过滤膜。