[发明专利]一种柔性压电衬管的制备及自驱动降解有机污染物的应用

说明书

本发明涉及一种柔性压电衬管的制备及自驱动降解有机污染物的应用，一种柔性压电衬管的制备包括如下步骤：(1)多聚物压电基液A的制备，使用PVDF，PVP和PTFE等压电性有机多聚物制备基液A；(2)制备多聚物压电基液B，将制备的无机压电催化材料MoS₂/Fe₃O₄、ZnO/CQDs和CdS跟多聚物压电基液A进行充分混合得到多聚物压电基液B；(3)柔性压电衬管的制备，将制备的多聚物压电基液B采用相转换法均匀的附着到衬管内表面；(4)自驱动降解水中有机污染物的应用，将管路建立一个闭环系统即可实现有机污染物废水的降级。本发明的得到的柔性压电衬管制备方法，操作简单，成本低廉，绿色环保，易于大规模化生产。且压电催化剂在膜上分布均匀,该复合膜具有良好的膜分离性、压电催化性能和自清洁性能，可用于压电催化、废水处理。利用水流动力和低频振动激发压电性能实现对有机污染物的降解。

【技术领域】

本发明属于污水处理技术领域，涉及一种柔性压电衬管的制备方法及自驱动降解水中有机污染物的应用。

【背景技术】

抗生素类药物使用范围广、用量较大，导致其在自然水环境中出现的概率较大。诸多国内外的研究报道指出，自然水环境中已经检测出多种抗生素，包括海洋、河流、湖泊和地下水等自然水体；抗生素废水具有色度高、含多种难降解及生物毒性物质，是一种高浓度有机废水，因此迫切需要一种在进入净化水厂之前能除去水体中抗生素的方法。目前已探索研究了包括膜分离、吸附、生物降解和高级氧化等技术来去除环境中的抗生素，如专利202010655115.X公开了一种可降解抗生素的光催化剂及其制备方法与应用，提供了硫掺杂的铁基金属有机骨架材料及其吸附水体中抗生素的方法，通过将硫掺杂的铁基金属有机骨架材料与盐酸四环素废水混合进行搅拌吸附，再在模拟日光下进行光催化降解，能够高效吸附并光催化降解废水中的抗生素。但是必须需要可见光于其协同才能发挥作用，在暗环境下难以进行。我国常规净水工艺多在暗环境下进行，总体工艺流程较为简单、设备不易改进，如何在暗环境、无化学添加的条件下，强化水中抗生素的降解是目前研究的前沿方向。压电催化法是近几年新兴的一种水质净化方法，其因具有无化学添加、可暗室内操作和反应迅速等优点，受到了研究人员的青睐。如专利202111055062.9公开了一种用于压电催化降解水中微量有机污染物的钛酸钡纳米材料及其制备方法,发明制备的钛酸钡纳米材料，可通过吸收环境能量加强电子、空穴对的分离，从而对微量有机污染物的降解过程起到催化作用；在室温下，可高效降解抗生素等微量有机污染物；可稳定循环使用等。但粉末压电材料尽管在降解有机污染物方面表现出良好的性能，但回收处理的复杂性严重限制了其实际应用。

PVDF(聚偏氟乙烯，polyvinylidene fluoride)及其共聚物具有明显的压电性和柔韧性，目前已广泛地应用于压电器件内。专利CN108411406B公开了一种通过静电纺丝技术，将压电陶瓷前驱体与可纺聚合物复合,通过高温煅烧减少复合材料之间的阻抗，从而提高材料的压电性能。可以得到高密度的裸露在纤维表面的压电材料与光催化剂结合的界面，充分利用压电材料与光催化剂界面的内电场作用，有效驱动光生电子和空穴的分离，从而高效提高光催化反应效率。然而，在机械力作用下压电催化材料的活性位点会逐渐被破坏，催化活性会逐渐降低，研究表明将压电催化材料固定在PVDF可以提高材料的稳定性，但10个循环后，催化活性只有初始活性的80％。

【发明内容】

[要解决的技术问题]

为了解决净化水厂中缺乏有效手段去除自来水中抗生素的技术问题，而提供一种自驱动柔性压电衬管的制备及应用方法。本发明的自驱动柔性压电衬管制备简单、使用简便、对环境无公害，且易于回收，经多次降解后仍保持较高的活性，具有很好的稳定性和足够的机械强度。

[技术方案]

一种柔性压电衬管的制备及自驱动降解有机污染物的应用，包括如下步骤：

(1)多聚物压电基液A的制备：