[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中空纤维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中空纤维微滤膜及其制备方法。将凹凸棒石‑类石墨相氮化碳复合材料颗粒加入溶剂中，制得聚醚砜铸膜液，铸膜液通过纺丝头挤出，经过一段空气间隙后进入凝固浴固化成型，经过烧结得到具有光催化性能的凹凸棒石‑类石墨相氮化碳复合陶瓷中空纤维微滤膜。该中空纤维微滤膜由纤维状的凹凸棒石和具有光催化性能的类石墨相氮化碳聚合物共同组成，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；由于类石墨相氮化碳聚合物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中空纤维微滤膜在过滤20mg/L的腐殖酸溶液过程中的自清洁效果中的应用，其特征在于，过滤时料液从管程经过，渗透进中空纤维的内层，并且在氙灯照射下；所述的应用中，还包括如下步骤：凹凸棒石‑类石墨相氮化碳复合材料颗粒的制备方法是：称取3.02g硅烷偶联剂改性凹凸棒石分散在1000mL的去离子水中，超声分散；然后加入6.01g三聚氰胺，搅拌，80℃冷凝回流2h；接着冷冻干燥48h，研磨后加入到石英舟中，将石英舟置于管式炉中，在空气气氛下管式炉中程序升温，升温的程序为：室温0.5h升温至500℃，500℃保持2h后继续2min升温至520℃，保持2h后自然降温，充分研磨至粉状，得凹凸棒石‑类石墨相氮化碳复合材料颗粒；按重量份计，在150～200份有机溶剂中加入25～30份凹凸棒石‑类石墨相氮化碳复合材料颗粒和20～28份陶瓷材料颗粒，超声混合均匀，然后加入20～35份聚合物，球磨均匀之后，再加入5～8份致孔剂，真空脱气4h，得到铸膜液；有机溶剂是二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺或者1‑甲基‑2‑吡咯烷酮中的一种；陶瓷材料颗粒的材质是碳化硅、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；聚合物选自聚醚砜或者聚丙烯腈；致孔剂选自聚甲基吡咯烷酮、PEG‑400、PEG‑600或者PEG‑800；聚甲基吡咯烷酮选自K13‑18、K23‑27、K90；所述的球磨时间是36～72h；通过高压注射泵使得铸膜液通过纺丝头在内芯液和外凝固浴的作用下成型，成型后置于外凝固浴中以完成相转化，晾干，焙烧后得凹凸棒石‑类石墨相氮化碳复合陶瓷中空纤维微滤膜；外凝固浴采用去离子水；内芯液选自去离子水；在外凝固浴中保持的时间是12～48h；焙烧过程中的参数是：在空气或氧气气氛中以2～10℃/min升温至500℃，保温2h，再以10℃/min升温至520℃，焙烧2～6小时，并自然降至室温。