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壳聚糖改性纳米TiO2光催化超滤膜如何作用于有机废水处理

公开(公告)日20200522

IPC分类号C02F1/44; C02F1/32; B01J31/06; B01J21/06; B01D61/14; B01D67/00; B01D71/34; B01D71/36; B01D71/42; B01D71/64; B01D71/68; C02F101/30

摘要

本发明涉及一种壳聚糖改性的纳米TiO2光催化超滤膜在有机废水处理中的应用,属于膜分离和水处理技术领域。针对传统纳米TiO2易团聚,且复合于分离膜上易不断流失的技术问题,本发明开发出了一种改进的TiO2光催化超滤膜,将其应用于有机废水处理。本发明改进的TiO2光催化膜通过氨基硅烷偶联剂为桥梁,在纳米TiO2表面接枝疏松的交联壳聚糖,能有效打开纳米TiO2粒子的团聚,使其在分离膜上高度分散,且其粒径较未改性的膨胀了3 5倍,有效阻止光催化膜运行中纳米TiO2的流失。本发明的改性光催化超滤膜在废水处理过程中能维持分离膜的长时间高效稳定运行,运行10h后水通量衰减系数远低于未改性的分离膜,具有广泛的应用前景。

权利要求书

1.一种壳聚糖改性的纳米TiO2光催化超滤膜在有机废水处理中的应用,其特征在于,将有机废水通过壳聚糖改性的纳米TiO2光催化超滤膜,同时对光催化超滤膜进行紫外光照射,进行膜分离截留和光催化降解;所述壳聚糖改性的纳米TiO2光催化超滤膜是通过氨基硅烷偶联剂为桥梁,以戊二醛作为交联剂,在纳米TiO2表面接枝疏松的交联壳聚糖,再复合超滤膜制备获得。

2.根据权利要求1所述的一种壳聚糖改性的纳米TiO2光催化超滤膜在有机废水处理中的应用,其特征在于,所述的壳聚糖改性的纳米TiO2光催化超滤膜通过如下的制备步骤制备获得:

(1)将经传统制备方法制备的纳米TiO2分散于去离子水中,超声分散1-3h,加入氨基硅烷偶联剂,于30-50℃回流反应2-4h,将反应液离心分离,得到的产物备用;

(2)将步骤(1)所得产物分散于甲醇溶液中,超声分散1-3h,将分散体系置于30-50℃水浴,加入戊二醛,逐滴滴加少量乙酸,回流反应1-4h;加入溶于稀硝酸的壳聚糖溶液,继续回流反应2-8h,反应结束后,离心分离,得到壳聚糖改性的纳米TiO2;

(3)将适量的膜材料用溶剂溶解,加入步骤(2)所得的改性纳米TiO2,搅拌得到铸膜液,静置去泡,将铸膜液涂在玻璃板上刮制成膜,浸入到0-50℃的去离子水凝固浴中成膜,得到所述的壳聚糖改性的纳米TiO2光催化超滤膜。

3.根据权利要求2所述的一种壳聚糖改性的纳米TiO2光催化超滤膜在有机处理中的应用,其特征在于,所述的氨基硅烷偶联剂选自氨丙基三甲氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷、苯氨基甲基三乙氧基硅烷中的一种或多种。

4.根据权利要求2所述的一种壳聚糖改性的纳米TiO2光催化超滤膜在有机废水处理中的应用,其特征在于,所述的膜材料选自聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚砜、聚醚砜、聚丙烯腈、聚醚酰亚胺。

5.根据权利要求2所述的一种壳聚糖改性的纳米TiO2光催化超滤膜在有机废水处理中的应用,其特征在于,所述溶剂选自N,N二甲基甲酰胺、N,N二甲基乙酰胺、二甲基亚砜。

6.根据权利要求2所述的一种壳聚糖改性的纳米TiO2光催化超滤膜在有机废水处理中的应用,其特征在于,所述改性TiO2的加入量占膜材料的1-10wt%。

7.根据权利要求2所述的一种壳聚糖改性的纳米TiO2光催化超滤膜在有机废水处理中的应用,其特征在于,所述纳米TiO2、氨基硅烷偶联剂、戊二醛、壳聚糖的质量比为1:0.01-0.1:0.01-0.2:0.05-0.5。

8.根据权利要求2所述的一种壳聚糖改性的纳米TiO2光催化超滤膜在有机废水处理中的应用,其特征在于,所述纳米TiO2、氨基硅烷偶联剂、戊二醛、壳聚糖的质量比为1:0.05-0.08:0.05-0.1:0.2-0.3。