[发明专利]一种TiO2

说明书

本发明涉及一种TiO₂表面改性的玻璃中空纤维膜的制备方法。该制备方法采用以下工艺：1、制备基膜：以浸没沉淀相转化、煅烧工序制备玻璃中空纤维基膜；2、配制TiO₂溶胶浸渍液：该浸渍液各组分的质量分数为无水乙醇60～70、钛酸丁酯15～20、冰乙酸10～20、蒸馏水3～8，将各组分混合，20～50℃下搅拌后得到TiO₂溶胶；3、基膜的浸渍及煅烧：将玻璃中空纤维基膜置于溶胶中，取出后干燥，然后再重复浸渍、干燥的过程，最后放入高温炉中控制升温速率和保温时间，再随炉冷却即得到TiO₂表面改性的玻璃中空纤维膜。

技术领域

本发明涉及一种玻璃中空纤维膜的制备方法，特别是一种TiO₂表面改性玻璃中空纤维膜的制备方法。

背景技术

玻璃中空纤维膜是一种无机分离膜材料。作为中空纤维膜，和卷式膜、平板膜相比，它具有较高的比表面积、自支撑体结构填装密度大等优点。在染料废水处理及气体分离等方面受到广泛的应用。而作为无机中空纤维膜，相较于有机中空纤维膜不耐高温，耐酸碱腐蚀性能差，易老化、使用寿命短等缺点来说，无机中空纤维膜具有耐磨损、耐高温、耐腐蚀、机械强度高等独特的性能。在各种无机中空纤维膜中，玻璃中空纤维膜具有良好的成形性、可控的孔径分布以及窄的孔径分布等突出优势。

通过利用相转化-煅烧-酸沥的方法制备出玻璃中空纤维膜，并将其应用于染料溶液的吸附中，可有效用于染料废水的处理。文献[Journal of the European CeramicSociety，2019，29：4891～4900]采用传统高温熔融工艺，将一定比例的玻璃配合料熔制成玻璃块，再经破碎、球磨后得到所需粒度的玻璃粉。以N，N-二甲基乙酰胺为溶剂、聚偏氟乙烯为添加剂、玻璃粉为原料，通过溶液纺丝技术，制备出具有不对称孔结构的玻璃中空纤维前驱体膜。再经过高温煅烧分相、酸沥便得到了多孔玻璃中空纤维膜。将所制备的玻璃中空纤维膜应用到亚甲基蓝染料废水的动态吸附中，实验结果表明经过8次重复吸附-煅烧循环后，玻璃膜的吸附效率基本保持在85％以上。该方法制备出的膜耐高温、耐酸碱腐蚀、使用寿命长，可高效处理染料废水。然而利用该膜进行染料吸附实验时间过长，且在循环使用过程中，需要经过高温煅烧以去除膜内吸附的染料，循环使用能源消耗大、耗时长。

表面涂覆改性是对膜材料进行表面改性的常用方法。文献[CeramicsInternational，2021，47(9)：12906～12915]介绍了采用溶胶-凝胶法制备稳定的ZrO₂溶胶，利用ZrO₂溶胶对玻璃中空纤维膜进行表面涂覆改性，通过该方法制备出的表面改性玻璃中空纤维膜纯水通量高，采用截留方式对刚果红染料溶液处理效率高，连续使用12h截留率仍可达97％以上，且纯水通量无明显变化。但对分子尺寸较小的亚甲基蓝染料的处理效果并不理想，且随着截留时间的延长，易造成膜孔堵塞，降低截留效果。

发明内容

本发明的目的在于克服目前玻璃中空纤维膜制备工艺上的缺点，提供一种TiO₂表面改性的玻璃中空纤维膜的制备方法，该发明工艺简单，无需昂贵设备，煅烧温度低，可提高玻璃中空纤维膜的性能。

为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的，一种TiO₂表面改性的玻璃中空纤维膜的制备方法，其具体步骤如下：

(1)玻璃中空纤维基膜的制备：以浸没沉淀相转化法制备玻璃中空纤维膜生坯，然后干燥、高温煅烧使膜生坯成型，得到具有不对称孔结构的玻璃中空纤维基膜；

(2)TiO₂溶胶浸渍液的配制：该浸渍液各组分的质量分数为无水乙醇60～70、钛酸丁酯15～20、冰乙酸10～20、蒸馏水3～8，在20～50℃下将2/3无水乙醇、钛酸丁酯和冰乙酸加入到烧杯中，磁力搅拌1～2h后，再向溶液中加入1/3无水乙醇和蒸馏水的混合溶液，继续搅拌1～2h，静置后即可得到TiO₂溶胶浸渍液；