[发明专利]基于金属、非金属共掺杂nTiO2的可见光催化中空纤维超滤膜及制备方法

说明书

本发明公开了一种基于金属、非金属共掺杂nTiO₂的可见光催化中空纤维超滤膜及制备方法，属于膜分离技术领域。将10.0%～25.0%(w/w)聚砜或聚醚砜、8.0%～17.0%(w/w)致孔剂、0.1%～2.0%(w/w)表面活性剂、0.1%～5.0%(w/w)金属与非金属共掺杂nTiO₂和51.0%～81.8%(w/w)溶剂按照一定的顺序加入到溶解罐中，在35～95℃温度下搅拌溶解5～16hr至完全溶解，静置脱泡8～36hr，制成铸膜液；采用干‑湿法纺丝工艺制备出可见光催化中空纤维超滤膜。本发明所制备超滤膜的纯水通量≥350L/m²·hr·0.1MPa，牛血清蛋白截留率≥90.00%，对黄腐酸的降解去除率达到70%左右（模拟可见光下，运行1小时），具有良好的抗污染性能和可见光催化性能。本发明产品特别适用于微污染水源水深度处理、海水淡化预处理及生物化工、医药领域废水的深度处理与回用等。

技术领域

本发明涉及一种高分子混合基质超滤膜及其制备方法，特别是涉及一种基于金属、非金属共掺杂nTiO₂的可见光催化中空纤维超滤膜及制备方法。

背景技术

水资源的匮乏和日益严重的水污染已成为制约社会进步和经济发展的瓶颈，新水源开发和废污水资源化利用也成为全球普遍关注的问题。由于地球上海水资源极为丰富，且产生大量的废污水，污水资源化和海水淡化已成为解决水资源危机的战略选择。在诸多的污水资源化技术中，膜分离技术是最好的选择之一。

混合基质膜，又称杂化膜，是将有机和无机成分化学交联或微观混合形成的膜，又称“有机-无机杂化膜”，因兼具无机膜的耐腐蚀、耐热性和有机膜的高分离性和韧性等优点，成为了研究膜材料改性的热点之一。近年来，国内外学者采用共混法或溶胶凝胶法制备对紫外光响应的纳米无机材料/聚合物杂化超滤膜，使之同时具有光催化和膜分离的多功能性，有着很好的开发与应用前景；如中国专利ZL201410312781.8采用纳米无机材料与膜材料共混制备了对紫外光响应的超滤膜，使之在紫外光催化作用下具有对有机污染物的降解性能。

纳米二氧化钛具有光催化活性高、化学性质稳定、无毒和低成本等优势，是一种优良的光催化剂，但其只有在紫外光照射下才能表现出光催化活性，不能利用可见光进行光催化降解，而紫外光的光能只占不到5%的太阳光能，严重限制了二氧化钛改性膜的实际应用。因此，如何通过在nTiO₂中掺杂其他元素来有效地延长二氧化钛的电子-空穴分离，并充分发挥nTiO₂和其他元素的协同作用，进一步提高掺杂nTiO₂的可见光催化活性，并通过掺杂nTiO₂共混制备可见光催化超滤膜，在提高超滤膜的抗污染性的同时，又使超滤膜具有可见光催化活性，拓展超滤膜的应用范围，是近年来超滤膜研究的热点。