[发明专利]一种具有光催化自清洁性能的聚偏氟乙烯混合基质膜及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及一种具有光催化自清洁性能的聚偏氟乙烯混合基质膜及其制备方法与应用，制备方法包括：将SnO₂‑Cu₂O纳米复合材料与聚偏氟乙烯混合并配制得到铸膜液，之后通过非溶剂致相分离法制得聚偏氟乙烯混合基质膜；该混合基质膜可用于提高催化膜反应器装置的抗有机污染物性能。与现有技术相比，本发明将SnO₂‑Cu₂O以添加剂的形式加入聚偏氟乙烯铸膜液，通过引入无机纳米粒子共混法和NIPS法改性PVDF膜，不仅使得复合膜机械强度提高，同时亲水性也得到大幅增强，并具有更好的抗污染能力和截留性能。

技术领域

本发明属于膜分离技术领域，涉及一种具有光催化自清洁性能的聚偏氟乙烯混合基质膜及其制备方法与应用。

背景技术

膜分离技术是水污染控制工程领域的优选技术之一，由于其成本低、出水水质好、集约化程度高、设备简单、操作方便，被广泛应用于饮用水净化和污废水处理及再利用中。然而膜污染现象，尤其是有机物污染，往往造成膜通量的衰减、运行成本的增加和膜使用寿命的缩短，从而成为膜分离技术在饮用水及污、废水处理中广泛应用的主要障碍。

聚偏氟乙烯(PVDF)是偏氟乙烯均聚物或者偏氟乙烯与其他少量含氟乙烯基单体的共聚物，具有良好的耐化学腐蚀性、耐高温性、耐辐射性和易成膜等特性，作为一种典型的超滤膜材料被广泛地应用于各种水处理领域，如生活污水处理、工业废水处理等。然而，PVDF膜材料的表面能低，与水之间的亲和力差，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污染，从而影响膜的经济性与可靠性，制约PVDF膜材料的发展、应用及推广。已知可通过物理和化学手段来改善PVDF膜的抗污染性，改性方法主要可分为膜表面改性和膜材料改性两大类。膜材料改性又可以分为膜材料化学改性和共混改性，后者由于其操作简单，亲水性基团不易脱落，便于大规模推广，是近年来研究的热点。

光催化技术是近年来水处理领域中较为新兴、高效、环保的技术手段，该技术利用可再生的光能产生活性基团来实现对水中有机污染物的降解。因此，将光催化技术与膜改性技术相结合，形成复合光催化分离改性膜，能有效提高膜的自清洁能力、亲水性能和截留特性。光催化与膜分离耦合的技术正逐步应用于膜分离研究中，中国专利CN103881122B公布了一种高可见光催化活性的聚氯乙烯/纳米二氧化锡复合膜的制备方法，该膜原料来源广泛，制备方法简单，所得复合膜在可见光下具有优异的光催化活性及稳定性，且极易从降解液中分离回收，适宜于工业化应用。但是该方法制备得到的膜对有机污染物二甲戊灵的抗污染性不足，截留效率低。

发明内容

本发明的目的就是提供一种具有光催化自清洁性能的聚偏氟乙烯混合基质膜及其制备方法与应用，用于解决聚偏氟乙烯膜的膜污染问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种具有光催化自清洁性能的聚偏氟乙烯(PVDF)混合基质膜的制备方法，包括：将SnO₂-Cu₂O纳米复合材料与聚偏氟乙烯混合并配制得到铸膜液，之后通过非溶剂致相分离法(NIPS)制得聚偏氟乙烯混合基质膜。

进一步地，所述的SnO₂-Cu₂O纳米复合材料的制备方法包括：将铜盐、锡盐及盐酸配制成混合溶液，并调节pH至7-12，之后加入还原剂并在室温下进行反应，所得产物依次经过离心、洗涤、干燥、煅烧过程后，即得到所述的SnO₂-Cu₂O纳米复合材料。

进一步地，所述的铜盐包括氯化亚铜，所述的锡盐包括氯化亚锡；

所述的铜盐与锡盐的摩尔比为(1-4):(0.1-2)；

所述的盐酸的加入量为10-30mL/mol Cu，盐酸浓度为30-40mol/L；