[发明专利]一种空气型光催化反应膜的制备方法及其应用

说明书

本发明属于工业有机废水降解技术领域，具体涉及一种空气型光催化反应膜的制备方法，其包括以下步骤：S1将不锈钢丝网作为基底材料，放入亚克力板的凹槽内，使基底材料与凹槽底部水平；S2将PDMS溶液与固化剂配制得到粘着剂混合液，并将纳米二氧化钛P25分散在Nafion溶液中得到光催化剂混合液；S3将粘着剂混合液缓慢滴在基底材料上，并进行抽真空处理；S4将亚克力板水平放入烘箱内烘烤；S5将光催化剂混合液倒入粘着剂上，将亚克力板水平放入烘箱内继续烘烤，制得空气型光催化反应膜。本发明的方法制备的膜具有降解效率高、性能稳定、可以实现气液两相分离和氧气扩散、无需曝气和搅拌、成本低廉等优点。

技术领域

本发明属于工业有机废水降解技术领域，更具体地，涉及一种空气型光催化反应膜的制备方法及其应用。

背景技术

随着人类社会工业化进程的不断进步，大量工业废水被排放到环境中，尤其是有机工业废水。由于工业废水水质复杂,处理难度增大,仅依靠传统处理方法很难有效地去除其中的污染物，因此，以纳米TiO₂为代表的光催化技术就应运而生了。

纳米TiO₂是一种典型的光催化材料，它的化学性质稳定，耐光腐蚀，具有持久的杀菌、降解污染物效果，其机理是纳米TiO₂具有大的比表面积,使其受光时生成化学活泼性很强的超氧化物阴离子自由基和氢氧自由基，攻击有机物，达到降解有机污染物的作用。因此，将其用于工业有机废水处理中，可弥补混凝、沉淀、过滤等传统处理方法的不足，提高工业废水的处理效果。

目前人们对悬浮相催化进行了大量的研究，并取得了很好的成果，比如，在中国实用新型专利ZL200410026456.1中公开了一种二氧化钛光触媒复合溶液的制备方法。尽管TiO₂光催化技术在工业废水降解研究中取得较大的理论和实验成果，但可实际工业应用的成果较少，其中一个重要的原因是TiO₂难以固定化。悬浮相催化的缺点是催化剂易于失活，易于凝聚，处理后催化剂分离回收困难，且光的穿透深度易受到影响，搅拌或者曝气等需要耗能，这些问题都严重限制了纳米TiO₂光催化技术的应用发展，克服这一缺点的有效方法是制备负载型光催化剂。

申请号2014105585562的中国实用新型专利申请公开了一种具有高活性的钛酸盐纳米片光催化膜材料制备方法和应用，该实用新型利用制备的钛酸盐纳米片光催化膜材料为无支撑透明、柔性光催化膜，但是关于利用市场上常见的纳米TiO₂材料(P25)制备能实现气液两相分离和氧气扩散，制作周期短，机械强度大且催化效率高的空气型光催化反应膜的报道还没有。

由于存在上述缺陷和不足，本领域亟需做出进一步的完善和改进，设计一种光催化反应膜的制备方法，使其能够克服现有光催化剂存在的问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种空气型光催化反应膜的制备方法，其采用纳米二氧化钛作为光催化剂，将其粘附在基地材料表面形成膜状，具有降解效率高、性能稳定、可以实现气液两相分离和氧气扩散、无需曝气和搅拌等优点，并且制作成本低廉，方法简单，可重复使用，该反应膜可有效降解工业有机废水。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种空气型光催化反应膜的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

S1.选择合适大小的不锈钢丝网作为基底材料，同时准备一亚克力板，在亚克力板的一面设置一个与不锈钢丝网大小相同的凹槽，将基底材料进行预处理后放入亚克力板的凹槽内，使基底材料与凹槽底部水平；

S2.将聚二甲基硅氧烷(PDMS)溶液与固化剂按照比例混合，配置得到粘着剂混合液，并将纳米二氧化钛P25分散在Nafion溶液中进行超声震荡，使其分散均匀后制备得到光催化剂混合液；