[发明专利]一种可见光诱导自清洁碳纤维膜的制备方法及其用途

说明书

本发明属于环境功能材料制备技术领域，具体涉及一种可见光诱导自清洁碳纤维膜的制备方法及其用途；步骤如下：首先制备得到碳纤维膜，然后将六水氯化镍、六水氯化钴和尿素溶于去离子水后转移至水热釜中，再浸入碳纤维膜，进行恒温水热反应；反应后自然降温，最后，取出产物经乙醇洗涤、烘干，得到镍钴层状双氢氧化物修饰的碳纤维膜，再浸入硝酸银水溶液中，在紫外光下照射，得到自清洁碳纤维膜；本发明所制得的光诱导自清洁碳纤维膜，将光诱导自清洁技术和膜分离技术相结合，增强膜的抗污性能，延长了膜的使用寿命；制备的膜表现出超亲水/水下超疏油性，能够高效的分离不同的油水混合物，具有良好的再生性。

技术领域

本发明属于环境功能材料制备技术领域，具体涉及一种可见光诱导自清洁碳纤维膜的制备方法及其用途。

背景技术

环境问题已经成为人类面临的一大挑战，严重威胁生态环境和人类的健康。工业油污水，生活污水以及频繁的溢油事故产生大量的含油废水已成为世界性的难题。很多方法包括重力法、离心法、气浮法、吸附法，化学法、生物法及膜分离法常用于含油废水的处理。其中膜分离由于其能耗低、分离效率高、操作简单、无二次污染等优点表现出较大的优势。然而，膜污染导致通量下降，分离效率降低，缩短膜寿命，是膜分离过程中面临的主要问题之一。

随着材料科学的发展，超亲水膜材料由于其低油粘附力和高选择性，在油水分离中得到广泛研究。大量的研究结果表明，相较于传统的膜材料，超亲水膜材料确实展现出较好的抗污性。然而超亲水膜材料在长期的分离过程中仍然会黏附一定的油污降低膜性能。现有文献报道了超亲水/水下超疏油HS(CH₂)₁₁OH修饰的铜筛网膜，具有较高的通量但可重复利用性不强，且花费较高。因此，开发新型抗污性膜材料具有很大的科学意义。光诱导自清洁技术是一种非常有效、简便的处理污染膜的方法；关于此方面的研究也有现有文献报道，公开了一种超亲水/水下超疏油纤维素纤维膜通过聚多巴胺固定TiO₂(PF@PDA@TiO₂)，在紫外光照射下表现出良好的自清洁性能；现有文献还报道了一种TiO₂/纳米纤维素膜用于油水分离，表现出良好的紫外光诱导自清洁能力。然而，由于太阳光中紫外光仅占5％，不利于其大规模应用；因此，进一步开发可见光响应性抗污性膜材料具有重要的科学意义。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明旨在解决所述问题之一；本发明提供一种可见光诱导自清洁碳纤维膜的制备方法；将可见光诱导自清洁技术和膜分离技术相结合，增强膜的抗污性能，延长了膜的使用寿命；制备的膜表现出超亲水/水下超疏油性，能够高效的分离不同的油水混合物，具有良好的再生性。

为了实现以上目的，本发明采用的技术方案是：

一种可见光诱导自清洁碳纤维膜的制备方法，按照下述步骤进行：

步骤1、制备碳纤维膜(CF)：将棉布根据需求进行适当裁剪，置于管式炉中在氮气气氛下，以一定的升温速率升至一定温度进行碳化处理，碳化处理后的产物用乙醇洗涤后置于烘箱中烘干，得到碳纤维膜；

步骤2、制备镍钴层状双氢氧化物(Ni-Co LDH)修饰的碳纤维膜(CF/Ni-Co LDH)：将六水氯化镍、六水氯化钴和尿素溶于去离子水中，得到混合溶液后转移至水热釜中，然后再将CF浸入水热釜中的混合溶液，进行恒温水热反应；反应后进行自然降温，最后，将CF/Ni-Co LDH取出，用乙醇洗涤、烘干，得到镍钴层状双氢氧化物修饰的碳纤维膜，记为CF/Ni-Co LDH；

步骤3、制备自清洁碳纤维膜(CF/Ni-Co LDH/Ag)：将步骤2制备的CF/Ni-Co LDH浸入一定浓度的硝酸银水溶液中，在紫外光下照射一定时间，得到自清洁碳纤维膜，记为CF/Ni-Co LDH/Ag。

优选的，步骤1中，所述一定的升温速率为3～5℃/min，温度为400～600℃，碳化处理的时间2～4h。

优选的，步骤1中，所述的烘干温度为40～60℃，时间为6～8h。