[发明专利]一种石墨烯复合光催化超滤膜及其制备方法

说明书

本发明先通过氧化石墨烯与聚砜共混制膜，利用氧化石墨烯提高了超滤膜的亲水和抗污染能力，继而通过将氨基化的二氧化钛与水的分散液作为凝固液对半固化的超滤膜进行抽滤固化，氨基化二氧化钛的氨基在固化过程与羧基化氧化石墨烯的羧基交联，使得通过物理和化学双重作用提高了二氧化钛纳米颗粒与膜的结合力，解决了传统光催化超滤膜存在的光催化颗粒的流失问题。

技术领域

本发明属于光催化领域，尤其涉及一种可以实现光催化降解的石墨烯复合光催化聚砜超滤膜。

背景技术

随着人民生活水平显著提高，水体污染已成为重大的环境问题，得到了越来越多国家的重视。目前而言，传统的治理方法如物理吸附法、化学氧化法、微生物处理法等只能在一定程度上缓解水污染，而对于在污染废水中非常难降解、难处理的有机物，难以有良好的作用。光催化技术是近些年来发展较快的技术之一，诸如二氧化钛的光催化剂可以在特定光源照射下，将某些有机物和无机物进行高效分解，从而大大降低污染物的危害程度。而膜分离和光催化剂技术的耦合是光催化技术的一个崭新的热点，其解决了光催化技术中催化剂回收等众多难题。

对于现有的光催化超滤膜，其一般是将光催化剂涂覆在膜表面或将光催化剂与铸膜液共混制膜，其中前者的催化效率较高，但是在超滤的错流过滤过程中，膜表面的催化剂容易被废水冲刷流失，造成膜稳定性较差，而后者通过共混铸膜解决了催化剂流失的问题，但是一般光催化剂为无机颗粒，无机颗粒和有机超滤膜的相容性较差，且共混的无机颗粒多数被固定在膜内，在膜应用过程中并不会与废水接触从而失去了其光催化的初衷。另外，还有研究者将商品超滤膜置于二氧化钛前驱液中以实现膜孔道处原位合成二氧化钛，但是由于超滤膜已经固化，二氧化钛与超滤膜的结合力很差，在超滤过程中依然存在催化剂流失的问题。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种石墨烯复合光催化超滤膜及其制备方法，具体的，本发明先通过共混方式将氧化石墨烯与聚砜制备聚砜膜，继而通过将氨基化的TiO₂纳米颗粒与纯水作为凝固液浸渍半固化的聚砜超滤膜，并通过抽滤方式将凝固液通过超滤膜膜孔，实现了TiO₂纳米颗粒在膜孔表面的固定。

作为本发明的第一个发明点，本发明提供了一种石墨烯复合光催化超滤膜，包括与氧化石墨烯共混制备的聚砜超滤膜和植入聚砜超滤孔道表面的氨基化的TiO₂纳米颗粒，所述光催化超滤膜是将半固化聚砜膜置于包含TiO₂纳米颗粒和水的混合凝固浴中相转化而成。

优选地，所述的半固化超滤膜是将待相转化的聚砜膜经过一次凝固浴固化。

优选地，所述的凝固浴为水。

优选地，所述的光催化超滤膜表面同样植入有TiO₂纳米颗粒。

优选地，所述的氧化石墨烯为羧基化的氧化石墨烯。

优选地，所述的超滤膜的孔径为60-200nm，所述的TiO₂纳米颗粒粒径为3-15nm。

作为本发明的第二个发明点，本发明提供了一种制备上述石墨烯复合光催化超滤膜的制备方法，其包括以下步骤：

（1）将一定量的聚砜、溶剂、制孔剂、氧化石墨烯混合，并在在30-60℃下搅拌至完全溶解形成混合液，并静置脱泡12-24h得到铸膜液；

（2）将纳米TiO₂与纯水混合形成200-600mg/L的分散液，并通过碳酸钠调节pH值为7.5-9，并在60-80℃下超声处理20-60min至分散均匀形成纳米TiO₂凝固液；

（3）将铸膜液倒在光洁的玻璃板上，并用刮刀刮成一定厚度的聚砜膜；