[发明专利]一种表面粘接式用于光催化的TiO2/PVDF超滤膜

说明书

本发明涉及膜分离领域，具体涉及一种表面粘接式用于光催化的TiO₂/PVDF超滤膜的制备方法，包括以下步骤：将PVDF与PVP、氯化锂和DMAc混合制成铸膜液。然后在准备制膜的玻璃板上均匀的铺满纳米TiO₂，再在其上制膜。后将玻璃板浸入含有硅烷和乙醇的凝固浴中，得到表面负载TiO₂的PVDF超滤膜。本发明成功的将TiO₂颗粒固定在PVDF超滤膜表面，在保证膜光催化效能的基础上还提升了膜的分离性能。

技术领域：

本发明涉及到膜分离领域，具体而言，涉及到一种表面粘接式用于光催化的TiO₂/PVDF超滤膜的制备方法。

背景技术：

膜分离技术具有操作简便、能耗低、不易造成二次污染等优点，是水处理领域极具潜力的技术之一。然而，膜分离技术仅仅是单纯的污染物分离作用，膜污染、浓差极化等问题会导致膜通量下降，造成了膜的使用时间大大缩短，增加了膜工艺运行的成本，限制了膜分离技术的应用与发展。聚偏氟乙烯(PVDF)具有良好的化学稳定性，热稳定性和机械性能，而且成本适中、制备方便、可以反复清洗等优点，能满足在污水处理中的长期使用要求，在众多的高分子分离膜中受到了广泛的关注。但PVDF疏水性强，在用于水基体系的分离时，容易沉积或膜污染严重。因此，PVDF的亲水性改性已成为一个重要的研究方向。将亲水性的纳米氧化物粒子引入到PVDF膜基体或表面中，可以改善PVDF膜表面的抗污染性能及提高膜的强度，这已经成为提高PVDF膜性能，拓宽其在水处理等领域应用的研究热点。

二氧化钛(TiO₂)无毒无味、易于获得、化学稳定性好、光催化活性强，是一种常用的光催化剂。现有关于光催化超滤膜的制备技术基本都是将TiO₂颗粒与铸膜液共混铸膜，专利CN111530504A将纳米TiO₂颗粒与PVDF混合形成铸膜液，制得TiO₂共混PVDF超滤膜；专利CN110917905A以含钛亲水改性剂为钛源，并将含钛亲水改性剂与铸膜液进行共混，使其反应生成TiO₂和溶解的高分子聚合物，保证TiO₂可以在相转化成膜的过程中不会从膜材料中游离出来。但是镶嵌在膜内部的颗粒难以接受到光照导致光催化的效能较低，如何在保证光催化效能的基础上还能将TiO₂颗粒负载到PVDF膜的表面是一个研究重点。 HassanYounas等(RSC Adv.2018，8，24961-24969)选择将亲水性纳米材料溶入适量乙醇中，再将悬浮液到在玻璃板中间，风干后在其上刮膜，但由于TiO₂粘附不牢固，容易在使用过程中受高压水流的冲刷脱落。因此，如何在保证光催化效能的基础上还能保持光催化颗粒的粘附率、提高超滤膜的截留能力是一个亟待解决的问题。

发明内容：

针对目前制备PVDF超滤膜进行光催化过滤所存在的问题，本发明提供了一种用于光催化的抗污染PVDF超滤膜的制备方法。目的是PVDF超滤膜与光催化有效结合，提高截流率和抗污染性能。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现的：

用于光催化的抗污染PVDF超滤膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)将一定量的PVDF、PVP、DMAc、氯化锂、丙酮、磷酸按照不同比例进行混合，水浴加热，并使用机械搅拌至完全溶解，得到铸膜液；

(2)将搅拌好的铸膜液再放脱泡箱中静置保存；

(3)在玻璃板上均匀的铺满纳米级TiO₂；

(4)然后将静置好的铸膜液在步骤(3)中的玻璃板上刮膜；

(5)将步骤(4)中的玻璃板浸入含有硅烷的乙醇凝胶浴中，成膜；

(6)将步骤(5)中的膜片转移到去离子水中；