一种BiOBr0.875I0.125/TiO2/PAA/PTFE改性膜的制备方法与应用

本发明涉及膜的制备，特别是涉及一种biobr0.875i0.125/tio2/paa/ptfe改性膜的制备方法与应用。

背景技术：

1、近年来，关于进行膜表面亲水改性从而提高膜的耐污染性能和自清洁性能方面，二氧化钛纳米粒子复合膜以其独特的优势而备受关注。专利cn115121232a公开了一种二氧化钛自清洁膜的制备方法，首先使用茶多酚和6-乙酰胺基-β-环糊精对聚合物微孔膜进行胺基和空位种子相位点的改性，然后通过溶液-凝胶法实现钛酸四丁酯在微孔膜表面的原位矿化和空位原位络合，该二氧化钛自清洁膜可以有效去除废水中的腐殖酸和sb3+。专利cn111303471a公开了一种纳米二氧化钛/聚四氟乙烯薄膜的制备方法，将ptfe薄膜平铺，在其表面均匀铺上一层纳米二氧化钛，再以一定压力进行冷压，使纳米二氧化钛嵌入ptfe薄膜表面，采用激光照射法在聚四氟乙烯(ptfe)薄膜表面焊接纳米二氧化钛，制得纳米二氧化钛/聚四氟乙烯薄膜，具有亲水性好、耐磨性好和自洁净化空气的作用。

2、但由于二氧化钛本身的自清洁活性和亲水性只有在紫外光照下才能得到充分发挥，因此，探索提高二氧化钛对太阳光的利用率的方法和策略，成为广泛研究的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种biobr0.875i0.125/tio2/paa/ptfe改性膜的制备方法与应用，以解决上述二氧化钛单独与膜材料混合制备自清洁膜，由于二氧化钛只在紫外光照射下能充分发挥作用限制了太阳光利用率的问题。

2、为实现上述目的，本发明第一方面提供了一种biobr0.875i0.125/tio2/paa/ptfe改性膜的制备方法，包括以下步骤：

3、(1)ptfe膜预处理

4、将ptfe膜裁剪、浸泡、清洗、烘干、等离子处理后得到ptfe膜片备用；

5、(2)丙烯酸水相溶液的配制

6、向纯水中加入丙烯酸、交联剂和引发剂，搅拌混合均匀得到丙烯酸水相溶液；

7、(3)biobr0.875i0.125-tio2溶胶凝胶悬浊液的配制

8、将乙醇、钛酸丁酯和乙酸混合均匀得到a液，硝酸、乙醇和水混合均匀得到b液，将b液滴入a液中继续搅拌得到tio2溶胶，biobr0.875i0.125粉末加入tio2溶胶中搅拌均匀得到biobr0.875i0.125-tio2溶胶凝胶悬浊液；

9、(4)改性膜的制备

10、将ptfe膜片浸渍于丙烯酸水相溶液中，浸渍完成后取出ptfe膜片，将ptfe膜片表面残余的丙烯酸水相溶液涂匀，接枝聚合反应完成后，清洗、烘干得到paa/ptfe膜；

11、将paa/ptfe膜浸渍于biobr0.875i0.125-tio2溶胶凝胶悬浊液中，反应完成后取出，清洗、烘干后得到改性膜。

12、优选的，步骤(1)中将ptfe膜用剪膜器剪成圆片，在丙酮中浸泡12h，洗去膜表面杂质，12h后，将膜取出用大量去离子水洗净，然后烘干；

13、等离子处理具体为将烘干的ptfe膜放入等离子体发生器中，n2流量0.4l/min，处理功率140w，处理时间为5min，等离子体处理后，将ptfe膜置于空气中10min。

14、优选的，步骤(2)中的交联剂为乙二醇，引发剂为过二硫酸钾，其中向100ml纯水中加入24.95ml丙烯酸、3.13ml乙二醇和1.31g过硫酸钾，磁力搅拌混合来配制丙烯酸水相溶液。

15、优选的，步骤(3)的a液中乙醇、钛酸丁酯和乙酸的体积比为30:10:2，在25℃下搅拌20min。

16、优选的，步骤(3)的b液中硝酸、乙醇和水的体积比为0.5:10:1，tio2溶胶的ph＝0.5。

17、优选的，步骤(3)中biobr0.875i0.125粉末的添加量为biobr0.875i0.125-tio2溶胶凝胶悬浊液的0.3-0.5wt.％。

18、优选的，biobr0.875i0.125粉末的制备过程为：

19、称取3.1202g的bi(no3)3·5h2o粉末于烧杯中，向烧杯中加入5ml乙酸和50ml去离子水，磁力搅拌使bi(no3)3·5h2o粉末完全溶解，称取0.6699g的kbr粉末和0.1335g的ki粉末混合并溶解于去离子水中，将kbr和ki的混合溶液滴入bi(no3)3·5h2o溶液中，继续磁力搅拌，使其充分反应和陈化10min，离心、洗涤、干燥、研磨得到biobr0.875i0.125粉末。

20、优选的，步骤(4)中在丙烯酸水相溶液中的浸渍时间为5min，接枝聚合反应温度为75℃，时间为4h。

21、优选的，步骤(4)中paa/ptfe膜在biobr0.875i0.125-tio2溶胶凝胶悬浊液中的浸渍时间为10min。

22、本发明第二方面提供了一种biobr0.875i0.125/tio2/paa/ptfe改性膜的应用，biobr0.875i0.125/tio2/paa/ptfe改性膜在制备亲水性膜、耐污染性膜、自清洁性膜、光催化性膜中的应用。

23、因此，本发明采用上述结构的一种biobr0.875i0.125/tio2/paa/ptfe改性膜的制备方法与应用，具有以下有益效果：

24、biobr0.875i0.125/tio2/paa/ptfe膜比tio2/paa/ptfe具有更加优异的亲水性、耐污染性和自清洁性。biobr0.875i0.125/tio2/paa/ptfe复合膜的接触角由改性前的130°降至53°，纯水通量由原来的0通量达到241.92l·m-2·h-1；在过滤1000mg/l牛血清蛋白模拟废水的测试中，biobr0.875i0.125/tio2/paa/ptfe改性膜表现出比tio2/paa/ptfe优异的耐污染性，水通量衰减速度更慢，且稳定膜通量更高；在可见光下，biobr0.875i0.125/tio2/paa/ptfe改性膜对于罗丹明b溶液的光降解效率在60min后可达85％，显著优于tio2/paa/ptfe的57％；经蛋白质和染料污染的膜材料，在可见光下照射30min后，水通量恢复率达到90％以上。

25、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

技术特征：

1.一种biobr0.875i0.125/tio2/paa/ptfe改性膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种biobr0.875i0.125/tio2/paa/ptfe改性膜的制备方法，其特征在于：步骤(1)中将ptfe膜用剪膜器剪成圆片，在丙酮中浸泡12h，洗去膜表面杂质，12h后，将膜取出用大量去离子水洗净，然后烘干；

3.根据权利要求1所述的一种biobr0.875i0.125/tio2/paa/ptfe改性膜的制备方法，其特征在于：步骤(2)中的交联剂为乙二醇，引发剂为过二硫酸钾，其中向100ml纯水中加入24.95ml丙烯酸、3.13ml乙二醇和1.31g过硫酸钾，磁力搅拌混合来配制丙烯酸水相溶液。

4.根据权利要求1所述的一种biobr0.875i0.125/tio2/paa/ptfe改性膜的制备方法，其特征在于：步骤(3)的a液中乙醇、钛酸丁酯和乙酸的体积比为30:10:2，在25℃下搅拌20min。

5.根据权利要求1所述的一种biobr0.875i0.125/tio2/paa/ptfe改性膜的制备方法，其特征在于：步骤(3)的b液中硝酸、乙醇和水的体积比为0.5:10:1，tio2溶胶的ph＝0.5。

6.根据权利要求1所述的一种biobr0.875i0.125/tio2/paa/ptfe改性膜的制备方法，其特征在于：步骤(3)中biobr0.875 i0.125粉末的添加量为biobr0.875 i0.125-tio2溶胶凝胶悬浊液的0.3-0.5wt.％。

7.根据权利要求1所述的一种biobr0.875i0.125/tio2/paa/ptfe改性膜的制备方法，其特征在于：biobr0.875 i0.125粉末的制备过程为：

8.根据权利要求1所述的一种biobr0.875i0.125/tio2/paa/ptfe改性膜的制备方法，其特征在于：步骤(4)中在丙烯酸水相溶液中的浸渍时间为5min，接枝聚合反应温度为75℃，时间为4h。

9.根据权利要求1所述的一种biobr0.875i0.125/tio2/paa/ptfe改性膜的制备方法，其特征在于：步骤(4)中paa/ptfe膜在biobr0.875 i0.125-tio2溶胶凝胶悬浊液中的浸渍时间为10min。

10.根据权利要求1-9任一项所述的方法制备的biobr0.875i0.125/tio2/paa/ptfe改性膜的应用，其特征在于：biobr0.875 i0.125/tio2/paa/ptfe改性膜在制备亲水性膜、耐污染性膜、自清洁性膜、光催化性膜中的应用。

技术总结
本发明公开了一种BiOBr<subgt;0.875</subgt;I<subgt;0.125</subgt;/TiO<subgt;2</subgt;/PAA/PTFE改性膜的制备方法与应用，包括以下步骤：将PTFE膜裁剪、浸泡、清洗、烘干、等离子处理后得到PTFE膜片备用；BiOBr<subgt;0.875</subgt;I<subgt;0.125</subgt;粉末加入TiO<subgt;2</subgt;溶胶中搅拌均匀得到BiOBr<subgt;0.875</subgt;I<subgt;0.125</subgt;‑TiO<subgt;2</subgt;溶胶凝胶悬浊液；将PTFE膜片浸渍于丙烯酸水相溶液中，将PTFE膜片表面残余的丙烯酸水相溶液涂匀，接枝聚合反应完成，清洗、烘干得到PAA/PTFE膜；将PAA/PTFE膜浸渍于BiOBr<subgt;0.875</subgt;I<subgt;0.125</subgt;‑TiO<subgt;2</subgt;溶胶凝胶悬浊液中，反应完成后取出，清洗、烘干得到改性膜。本发明采用上述的一种BiOBr<subgt;0.875</subgt;I<subgt;0.125</subgt;/TiO<subgt;2</subgt;/PAA/PTFE改性膜的制备方法与应用，通过等离子体预处理、接枝丙烯酸两步作为亲水改性的基础，然后利用二氧化钛溶胶凝胶中钛离子与膜表面聚合的丙烯酸中的羧基的配位键合作用，成功组装二氧化钛至膜上，制备的BiOBr<subgt;0.875</subgt;I<subgt;0.125</subgt;/TiO<subgt;2</subgt;/PAA/PTFE改性膜，具有良好的亲水性、光催化性能以及耐污染性能。

技术研发人员：迟莉娜,蒋政,王欣泽,封吉猛,沈剑
受保护的技术使用者：上海交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24