[发明专利]一种二氧化钛改性膜及其制备方法

说明书

本发明公开一种二氧化钛改性膜及其制备方法，涉及纳米材料技术领域。本发明所述制备方法，包括如下步骤：(1)将聚乙烯亚胺、盐酸多巴胺溶解于三羟甲基氨基甲烷溶液中，得到聚多巴胺混合分散液；(2)将初始膜材料放入步骤(1)中得到的聚多巴胺混合分散液中浸泡，得到多巴胺改性膜；(3)将纳米二氧化钛、含儿茶酚化合物、含氨基化合物溶解于三羟甲基氨基甲烷溶液中，得到混合分散液；(4)将步骤(2)中得到的多巴胺改性膜放入步骤(3)中得到的混合分散液中浸泡，得到表面有二氧化钛种子层的膜材料；(5)将步骤(4)中得到的表面有二氧化钛种子层的膜材料，浸入钛酸四丁酯和尿素的混合溶液中，反应后得到二氧化钛改性膜。

技术领域

本发明涉及纳米材料技术领域，尤其是一种二氧化钛改性膜及其制备方法。

背景技术

在过去的几十年中，随着石油产量增加和各种合成产业的发展，导致石油泄露事故和工业污水排放的增加，自然环境和生态受到严重污染，这已成为亟待解决的全球性问题。传统的油水分离方法，如起泡，浮选，蒸馏，撇油，电泳，化学处理和离心分离等，既费时又复杂，而且具有成本高，效率低和回收性差等明显缺点，严重限制了它们的应用范围。因此，必须开发新的，高效的，更经济的方法来处理含油废水的污染。

现在，具有特殊润湿性或表面结构的膜材料已经成为新颖，简单，低成本且高效的油水分离方法。通过控制表面化学成分、官能团和粗糙度等因素，这些材料可以作为超亲水或超亲油的功能性材料用于分离不同的水包油或油包水乳液。但是，用于含油废水处理的膜材料的后处理过程由于其不可降解的本质而仍然是一项艰巨的任务。通常，被污染的分离材料会被直接丢弃或燃烧，这将导致对环境的不可避免的二次污染。因此，具有方便后处理过程的环保膜分离材料对于实现绿色化油水分离具有重要意义。

尽管已经产生了各种形式的特殊润湿性材料，并且具有良好的油水分离效率，但是化学制造方法复杂，可回收性差且由于时间和温度的限制导致效率降低，在实际应用中会受到限制。近来，无纺布在油水分离技术中得到了关注。无纺布因其重量轻，成本低，灵活性强和耐腐蚀而被认为是油水分离的有前途的候选材料。但由于无纺布的孔径较大，难以截留尺寸较小的乳液液滴，此外，无纺布表明纤维结构较光滑，缺少特殊的表面结构，粗糙度较低，不利于对含油废水的破乳效应。

发明内容

基于此，本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种二氧化钛改性膜及其制备方法。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：一种二氧化钛改性膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将聚乙烯亚胺、盐酸多巴胺溶解于三羟甲基氨基甲烷溶液中，得到聚多巴胺混合分散液；

(2)将初始膜材料放入步骤(1)中得到的聚多巴胺混合分散液中浸泡，得到多巴胺改性膜；

(3)将纳米二氧化钛、含儿茶酚化合物、含氨基化合物溶解于三羟甲基氨基甲烷溶液中，得到混合分散液；

(4)将步骤(2)中得到的多巴胺改性膜放入步骤(3)中得到的混合分散液中浸泡，得到表面有二氧化钛种子层的膜材料；

(5)将步骤(4)中得到的表面有二氧化钛种子层的膜材料，浸入钛酸四丁酯和尿素的混合溶液中，反应后取出，得到二氧化钛改性膜。

本申请通过含儿茶酚化合物的儿茶酚和含氨基化合物的氨基交联并络合，从而将纳米二氧化钛固定于膜表面上，形成二氧化钛种子层。纳米二氧化钛可以这有助于接下来在膜表面合成更致密的二氧化钛层。

优选地，将纳米二氧化钛、盐酸多巴胺、氨丙基三乙氧基硅烷溶解于三羟甲基氨基甲烷溶液中超声分散1-30分钟，得到混合分散液。超声分散一定时间是为了使纳米二氧化钛分散较为均匀，因为纳米二氧化钛不溶于水。