[发明专利]一种Ag3PO4/TiO2‑PVDF改性复合膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚偏氟乙烯膜材料及其制备方法，具体涉及一种Ag₃PO₄/TiO₂-PVDF改性复合膜及其制备方法。

背景技术

膜处理技术是水污染控制工程领域的优选技术之一，其工艺流程短、出水水质好、集约化程度高、设备简单、操作方便，被广泛用于饮用水净化和污、废水处理及再利用中。目前，膜处理技术中常用的膜材料为聚合物膜材料，聚偏氟乙烯(PVDF)因具有优良的化学稳定性、耐辐射性、耐热性和易成膜等特性，被制成超滤膜产品广泛应用于水处理领域。

但是，PVDF膜材料的表面能低，与水之间的亲和力差，在分离过程中对水分子的斥力是自发进行的熵增过程，易进行，而蛋白质或油类等疏水性有机污染物极易吸附到膜表面而导致膜严重污染，因膜污染造成的膜通量衰减及分离特性的改变使得膜运行成本大幅增加，使膜的经济性与可靠性受到不利影响，制约到PVDF膜材料的发展、应用及推广。

纳米共混改性是PVDF超滤膜改性技术中常用的方法，Pan等将纳米Ag/SiO₂粒子加入到PVDF制膜液中，制备出了新型PVDF超滤膜，显示优秀的亲水性和抗菌性。陈娜等将一定比例的亲水型纳米SiO₂分散在混合溶剂中，超声波分散12h，形成稳定、澄清、透明的SiO₂-DMAc/DMF溶液后加入PVDF制成共混膜。实验结果表明，亲水型SiO₂能增强膜的亲水性，减慢膜的凝胶速度，并使膜的纯水通量、截留率、孔隙率和结构发生显著的改变。

上述改性均是对PVDF膜材料的亲水性能的改性，亲水性的增强使得膜在过滤过程中不易附着有机质，减轻污染程度。然而，对于已经吸附在膜表面或膜孔中的有机质，仅靠膜自身不能很好地解决，须通过额外的清洗才能除去。

曾有研究者通过将TiO₂引入PVDF铸膜体系进行尝试，所制得的膜在UV条件下能够通过催化降解亚甲基蓝，减轻染料对膜体的污染，然而由于TiO₂只能吸收波长小于385nm、约占照射到地面太阳光的5％的紫外光，且TiO₂产生的光生电子和空穴易在光催化剂内部和表面快速复合，极大地降低了量子效率和催化效果，条件苛刻，推广受限。自然光下发挥催化氧化功能的PVDF膜材料的研究尚未见相关报道。

发明内容

本发明的目的就是提供一种Ag₃PO₄/TiO₂-PVDF改性复合膜及其制备方法，以解决现有聚偏氟乙烯膜抗污染能力差的问题。

本发明的目的是这样实现的，一种Ag₃PO₄/TiO₂-PVDF改性复合膜，按如下重量份数的原料制备而成：聚偏氟乙烯15～19份，溶剂75～78份，成孔剂1～3份，Ag₃PO₄/TiO₂复合光催化剂0.5～3份。

所述Ag₃PO₄/TiO₂复合光催化剂按以下步骤制备：将TiO₂与聚乙烯吡咯烷酮加入到水中，搅拌0.5～1h，再加入硝酸银，继续搅拌至硝酸银完全溶解，在搅拌条件下滴加Na₂HPO₄溶液，黑暗条件下进行反应，滴加完毕后继续搅拌3h，所得反应液进行抽滤，沉淀经水洗、乙醇洗涤后真空干燥，再经研磨，即得到黄褐色的Ag₃PO₄/TiO₂复合光催化剂，所述Ag₃PO₄/TiO₂复合光催化剂中Ag₃PO₄和TiO₂的物质的量比为1∶3～3∶1。

所述溶剂为N,N-二甲基乙酰胺，所述成孔剂为聚乙烯吡咯烷酮。

上述Ag₃PO₄/TiO₂-PVDF改性复合膜的制备方法，包括以下步骤：