[发明专利]一种具有光催化性能的凹凸棒石-类石墨相氮化碳复合陶瓷微滤膜及其制备方法和应用

摘要

本发明涉及一种具有光催化性能的凹凸棒石‑类石墨相氮化碳复合陶瓷微滤膜及其制备方法，属于陶瓷膜领域。将经钛酸酯偶联剂改性的凹凸棒石、三聚氰胺制得制膜液浆料，将通过浸浆法制备陶瓷微滤膜湿膜，室温晾干再焙烧后，制得凹凸棒石‑类石墨相氮化碳复合陶瓷微滤膜。本发明的陶瓷微滤膜的分离层由凹凸棒石纤维和类石墨相氮化碳构成，凹凸棒石纤维杂乱无章的堆积为分离层提供了较大的总孔隙率和表面积，利用类石墨相氮化碳的光催化性能可以实现光催化和膜分离过程的耦合，实现膜的自清洁；由于墨相氮化碳通过化学键合作用均匀分散固载在膜层的凹凸棒石表面，有效避免了颗粒状类石墨相氮化碳在独自使用过程中易团聚、难分离及难重复使用等不足。

主权项

1.凹凸棒石作为类石墨相氮化碳的载体在提高类石墨相氮化碳掺杂的陶瓷膜在过滤10 mg/L的甲基橙溶液过程中的自清洁效果中的应用；所述的过滤中，还包括：将污染的膜取出置 于清水中经汞灯照射；所述的应用中还包括如下步骤：第1步，采用浸泡法对凹凸棒石进行钛酸酯偶联剂改性；第2步，将第1步得到的改性凹凸棒石置于含有三聚氰胺的水溶液中进行反应，得到表面键合有三聚氰胺的凹凸棒石悬浮液；第3步，在第2步得到的悬浮液加入陶瓷材料颗粒、分散剂、增稠剂，混合均匀后，得到制膜液；第4步，采用制膜液，通过浸浆法在支撑体的表面涂膜，制得凹凸棒石‑类石墨相氮化碳复合陶瓷微滤膜湿膜；第5步，将所制湿膜干燥后，烘干后于氮气气氛下焙烧，自然降温，制得凹凸棒石‑类石墨相氮化碳复合陶瓷微滤膜；所述的第1步中，改性步骤是将凹凸棒石浸泡于含有2～10wt%钛酸酯偶联剂的有机溶剂中，钛酸酯偶联剂用量为凹凸棒石质量的1～5%，浸泡时间是2～30h，温度是10～50℃；改性结束后，过滤、烘干；所述的有机溶剂选自甲苯或者乙醇；所述的钛酸酯偶联剂选自异丙基三（二辛基焦磷酸酰氧基）钛酸酯、异丙基三（二辛基磷酸酰氧基）钛酸酯、丙基二油酸酰氧基（二辛基磷酸酰氧基）钛酸酯、异丙基三油酸酰氧基钛酸酯、异丙基三（十二烷基苯磺酸）钛酸酯、异丙基三（二辛基焦磷酸酰氧基）乙撑钛酸酯或者四异丙基二（二辛基亚磷酸酰氧基）钛酸酯中的一种或者几种的混合；所述的第2步中，含有三聚氰胺的水溶液中三聚氰胺占0.8～20wt%，改性凹凸棒石的加入量是水溶液的0.2～5wt%，反应时间是1～10h，反应温度70～100℃；所述的第3步中，陶瓷材料颗粒的加入量是水溶液的0.2～6wt%，分散剂的加入量是水溶液的0.1～1wt%，增稠剂的加入量是水溶液的5～10%；所述的第3步中，所述的陶瓷材料选自碳化硅、硅藻土、莫来石、氧化铝、氧化锆或者氧化钛中的一种或者几种的混合；陶瓷材料颗粒的粒径范围是20～50μm；所述的分散剂是聚乙烯亚胺；增稠剂为甲基纤维素、聚乙烯醇、聚乙二醇或甘油中的一种或者几种的混合物；所述的第4步中，浸浆法涂膜中浸浆时间20～120s；所述的第5步中，焙烧过程的参数为：以2～10℃/min升温至500℃，保温2h，再以10℃/min升温至520℃，焙烧2～6小时。