[发明专利]一种高效负载催化有机污染物的水凝胶过滤膜的制备方法

说明书

针对传统高分子膜的指状孔导致催化效率低、零价铁易被氧化、水凝胶中催化剂易流失的问题，本发明报道一种高效负载催化有机污染物的水凝胶过滤膜的制备方法。首先将纯化后的埃洛石与氯化铁水溶液混合分散，然后加入正硅酸乙酯，调控pH值使正硅酸乙酯水解得到二氧化硅，随后逐滴加入硼氢化钠溶液，生成负载零价铁的埃洛石/二氧化硅分散液，用乙醇洗涤去除未反应物，抽滤干燥，得到负载零价铁的埃洛石/二氧化硅颗粒。将负载零价铁的埃洛石/二氧化硅颗粒分散到海藻酸钠水溶液中得到铸膜液，铸膜液刮成膜后浸泡到金属离子水溶液中进行交联，从而得到一种高效负载催化有机污染物的水凝胶过滤膜。该膜在污水处理、环境保护领域有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种高效负载催化有机污染物的水凝胶过滤膜的制备方法，属于功能材料和膜分离领域。

本发明涉及零价铁制备及负载、过滤膜、水凝胶等技术领域。具体涉及一种高效负载催化有机污染物的水凝胶过滤膜的制备方法。

背景技术

水资源是人类赖以生存和发展的不可缺少的最重要的物质资源之一。但随着工业的持续发展，水污染也日趋严重。有机废物是造成水体污染的一个主要方面，水体中有机污染物种类繁多，成分复杂，且多具有毒性，对环境和人体有着巨大的危害。传统的废水处理方法有物理吸附法、化学法、生物法、电化学法等，但是目前对难降解的有机废水的治理难度很大，已经满足不了越来越高的环保和工艺要求。因此，寻求高效且经济有效的有机污染物处理手段刻不容缓。

零价铁因其还原能力强、比表面积大等特点，能有效的去除有机污染物，将零价铁负载在高分子膜等载体中可增强零价铁的催化活性。Sikhwivhilu Keneiloe等人将已聚合的丙烯酸或将丙烯酸原位聚合接枝到PVDF膜上。然后将Fe/Ni双金属纳米粒子固定在PVDF膜上。研究了纳米复合膜在酸性和中性条件下对甲基橙染料的催化降解性能。原位聚合制备的纳米复合膜在酸性和中性条件下均具有较高的催化活性，且在中性条件下具有较低的金属浸出率，这归因于该方法获得的金属分散均匀。该膜能用于处理含有有机污染物的中性pH值的水。

但传统高分子膜的指状孔会导致催化效率低、零价铁易被氧化、催化剂易流失等问题。高分子凝胶是由高分子三维网络与溶剂组成的多元体系，水凝胶膜是一种均质膜，没有指状孔，可以作为一种有效的载体负载零价铁。Liu等人合成了FeNPs-CaAlg水凝胶膜。结果表明，FeNPs-CaAlg膜对染料具有良好的过滤性能，其过滤通量与纯水基本相同，且几乎不随过滤时间而降低。FeNPs-CaAlg复合膜对于结晶紫的初始去除率可达96.4％。过滤3小时后，去除率仍能达到78.4％。

针对传统高分子膜的指状孔导致催化效率低、零价铁易被氧化、水凝胶中催化剂易流失的问题，本发明报道一种高效负载催化有机污染物的水凝胶过滤膜的制备方法。首先将纯化后的埃洛石与氯化铁水溶液混合分散，然后加入正硅酸乙酯，调控pH值使正硅酸乙酯水解得到二氧化硅，随后逐滴加入硼氢化钠溶液，生成负载零价铁的埃洛石/二氧化硅分散液，用乙醇洗涤去除未反应物，抽滤干燥，得到负载零价铁的埃洛石/二氧化硅颗粒。将负载零价铁的埃洛石/二氧化硅颗粒分散到海藻酸钠水溶液中得到铸膜液，铸膜液刮成膜后浸泡到金属离子水溶液中进行交联，从而得到一种高效负载催化有机污染物的水凝胶过滤膜。该膜在污水处理、环境保护领域有广泛的应用前景。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是传统高分子膜的指状孔导致催化效率低、零价铁易被氧化、水凝胶中催化剂易流失等问题。

本发明解决传统高分子膜的指状孔导致催化效率低、零价铁易被氧化、水凝胶中催化剂易流失等问题的技术方案是提供一种高效负载催化有机污染物的水凝胶过滤膜的制备方法。

本发明提供了一种高效负载催化有机污染物的水凝胶过滤膜的制备方法，其特征是包括以下步骤：