[发明专利]一种聚四氟乙烯超细纤维负载二氧化钛光催化膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及光催化领域，具体涉及一种染料废水光催化降解膜及其制备方法。

背景技术

随着工业发展，环境问题日益严峻，尤其染料废水污染不断加剧。传统的印染废水处理方法通常有吸附法、化学混凝法、电化学法等，这些方法虽然成本低、操作简单，但是存在处理周期长、清除不彻底、容易引起二次污染等缺点[1]。

二氧化钛作为一种半导体材料，当紫外光照射到表面时，半导体颗粒的表面便形成电子–空穴对，锐钛型二氧化钛催化活性高，可有效地光催化降解有机污染物、还原重金属离子、杀灭细菌。PTFE是一种全氟化直链线型高分子聚合物，其主链为C-C 键，侧基被F 所取代，C-F 键能大，结构十分稳定，具有优异的耐化学腐蚀、耐候性、耐温性和优良的力学性能、耐老化及抗辐射性等特性。超细纤维材料，尤其是电纺超细纤维，具有比表面积大，强度高的优点。聚四氟乙烯超细纤维负载二氧化钛光催化膜结合了PTFE和TiO₂的优点，可以有效提高其光催化效率和回收利用率，在反应过程中保持良好的力学性能，避免负载材料催化降解过程中强度下降及变脆等不足。

发明内容

本发明的目的在于提供一种聚四氟乙烯超细纤维负载二氧化钛高效光催化降解膜及其制备方法，目的在于高效光催化降解印染废水，避免二次污染，提高光催化膜的回收利用率。

本发明通过下述技术方案实现：

将聚四氟乙烯溶液和聚乙烯醇水溶液以质量比10:1-20:1配制纺丝液，静电纺丝参数为：30 kv电压，接收距离15 cm，挤出速率为2 ml/h，接收盘转速为200 r/min条件下制备PTFE超细纤维。将钛前躯体、无水乙酸、无水乙醇按照比值1:2:4的质量配制浸渍液，将PTFE超细纤维置于浸渍液中浸渍，烘干，于马弗炉中煅烧制得TiO₂/PTFE超细纤维催化膜。

在紫外光照的下，用TiO₂/PTFE超细纤维催化膜光催化降解印染废水，辐照距离为15-35cm。

所述的PTFE溶液的固含量为60%，聚乙烯醇聚合度为1600-2000，醇解度为88%。

所述的钛前驱体可以为钛酸四丁酯可以为钛酸异丙酯可以为钛酸正丁酯可以为钛酸四丁酯与钛酸异丙酯可以为钛酸四丁酯与钛酸正丁酯可以为钛酸异丙酯与钛酸正丁酯。

上述PTFE超细纤维置于浸渍液中，浸渍时间为4-9h，烘干后煅烧温度为400-550℃，煅烧时间为10-20min。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

（1）二氧化钛颗粒的表面便形成电子–空穴对，可有效地光催化降解有机污染物、还原重金属离子、杀灭细菌，烧结温度下生成锐钛型二氧化钛，催化活性相比金红石型二氧化钛催化活性更高；

（2）PTFE是一种全氟化直链线型高分子聚合物，其主链为C-C 键，侧基被F 所取代，C-F 键能大，结构十分稳定，具有优异的耐化学腐蚀、耐候性、耐温性和优良的力学性能、耐老化及抗辐射性等特性，PTFE纤维载体保持了良好力学性能，避免了负载材料催化降解过程中强度下降及变脆等不足；

（3）通过浸渍-烧结方法制备的聚四氟乙烯超细纤维负载二氧化钛光催化膜具有良好的催化降解性能，有效提高其光催化效率和回收利用率，同时在反应过程中。

附图说明

图1为本发明实施例一的TiO₂/PTFE超细纤维催化膜的TEM图。

图2为本发明实施例一的TiO₂/PTFE超细纤维催化膜的降解率随时间变化图。

图3为本发明实施例一的TiO₂/PTFE 超细纤维催化膜的降解率随循环次数的变化图。

具体实施方式

实施例1：

配制10%的PVA（聚合度1700，醇解度88%）水溶液；将60%的PTFE乳液与PVA水溶液以质量比15:1配制溶液，纺丝液总溶度为45% 。设置纺丝参数：电压为30 kV，接收距离为15 cm，挤出速率为2 mL/h，接收盘转速为200 r/min，最后制得PTFE 超细纤维。将钛酸四丁酯、无水乙酸、无水乙醇按照比值1:2:4的质量配制浸渍液，将PTFE超细纤维置于浸渍液中浸渍5h，100℃烘干，于马弗炉中450℃煅烧10min制得TiO₂/PTFE超细纤维催化膜。