[发明专利]基于金属、非金属共掺杂nTiO2的可见光催化中空纤维超滤膜及制备方法

摘要

本发明公开了一种基于金属、非金属共掺杂nTiO₂的可见光催化中空纤维超滤膜及制备方法，属于膜分离技术领域。将10.0%～25.0%(w/w)聚砜或聚醚砜、8.0%～17.0%(w/w)致孔剂、0.1%～2.0%(w/w)表面活性剂、0.1%～5.0%(w/w)金属与非金属共掺杂nTiO₂和51.0%～81.8%(w/w)溶剂按照一定的顺序加入到溶解罐中，在35～95℃温度下搅拌溶解5～16hr至完全溶解，静置脱泡8～36hr，制成铸膜液；采用干‑湿法纺丝工艺制备出可见光催化中空纤维超滤膜。本发明所制备超滤膜的纯水通量≥350L/m²·hr·0.1MPa，牛血清蛋白截留率≥90.00%，对黄腐酸的降解去除率达到70%左右（模拟可见光下，运行1小时），具有良好的抗污染性能和可见光催化性能。本发明产品特别适用于微污染水源水深度处理、海水淡化预处理及生物化工、医药领域废水的深度处理与回用等。

主权项

1.一种基于金属、非金属共掺杂nTiO2的可见光催化中空纤维超滤膜，其特征在于，其铸膜液中含有金属与非金属共掺杂nTiO2，并影响超滤膜的结构和性能；铸膜液由以下质量百分比的物质组成：聚合物膜材料10.0%～25.0%(w/w)、致孔剂8.0%～17.0%(w/w)、表面活性剂0.1%～2.0%(w/w)、金属与非金属共掺杂nTiO2 3.0%～5.0%(w/w)，其余为溶剂；所述的金属与非金属共掺杂nTiO2为铁氮掺杂nTiO2、镍氮掺杂nTiO2、锡氮掺杂nTiO2、钼硫掺杂nTiO2、铬硫掺杂nTiO2、铋硫掺杂nTiO2、铁硅掺杂nTiO2、锌硼掺杂nTiO2和铈硼掺杂nTiO2可见光催化剂中的一种；所述的聚合物膜材料为聚砜、聚醚砜的一种；所述致孔剂为聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮的一种；所述的表面活性剂为非离子表面活性剂，为聚山梨酯（吐温）、脂肪酸甘油酯、脂肪酸山梨坦中的一种；所述的溶剂为N ,N‑二甲基乙酰胺（DMAc）、N ,N‑二甲基甲酰胺（DMF）、N‑甲基吡咯烷酮（NMP）的一种或两种混合；步骤（1）将一定量的溶剂、致孔剂、表面活性剂和金属与非金属共掺杂nTiO2按照一定的比例、顺序分别加入到溶解罐中，常温下搅拌均匀；步骤（2）将聚砜或聚醚砜加入到溶解罐中，在35～95℃温度下搅拌溶解5～16小时至完全溶解，静止放置脱泡8～36小时，即得到可见光催化中空纤维超滤膜铸膜液；步骤（3）采用传统的干‑湿法纺丝工艺，控制铸膜液流速3.0～20.0mL/min，铸膜液温度为35～95℃，凝固浴温度为15～35℃，空气间高度为0～15cm，中空纤维超滤膜凝固时间为0.5～5.0分钟，制备出可见光催化中空纤维超滤膜；步骤（4）将所制备的中空纤维超滤膜放入去离子水中浸泡、冲洗24 小时，以洗净添加剂；然后放到浓度为50%的甘油溶液中处理48小时，即制备出基于金属、非金属共掺杂nTiO2的可见光催化中空纤维超滤膜。