一种水污染预处理用有机复合膜的制备方法与流程

本发明涉及污水处理技术领域，具体为一种水污染预处理用有机复合膜的制备方法。

背景技术：

传统的污水处理方法存在成本高、效率低、二次污染等问题，研究表明，具有光催化性的半导体纳米级氧化物能够利用紫外线降解多种污染物，可将水中烃类、表面活性剂、有机染料、含氮有机物、有机磷杀虫剂、木材防腐剂等氧化分解，可用于污水处理。

采用粉体光催化氧化物进行污水处理时，存在粉体难回收、悬浮粉体影响光线透过率等问题；因此近年来多采用二氧化钛薄膜进行光催化，但又存在接触面积较小、催化效果低、寿命不高等问题，为此，提出一种水污染预处理用有机复合膜的制备方法来解决上述问题。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供了一种水污染预处理用有机复合膜的制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种水污染预处理用有机复合膜的制备方法，具体为：在基膜上涂覆粘合剂，将光催化薄膜放在基膜上，在150摄氏度下热压，冷却后形成所述光催化污水处理复合膜；

其中有机复合膜的制备方法，包括以下步骤：

s1、将氟锆酸铵、硝酸镍以及钛酸四丁酯加入到有机酸溶液中，其中氟锆酸铵：硝酸镍：钛酸四丁酯：有机酸的摩尔比为1：(0.2-0.5)：(0.2-0.5)：(0.5-10)，得到混合液一；

s2、将步骤s1中得到的混合液一水浴加热至90℃并搅拌，反应3小时后，然后得到的溶液中加入二胺和表面活性剂，得到混合液二；

s3、将步骤s2中得到的混合液二水浴加热至85℃并搅拌1小时后，继续保持在85℃的温度下反应24小时，得到二氧化锆凝胶；

s4、将二氧化锆凝胶、硝酸铈、有机聚合物溶解于丙醇溶液中，得到混合液三；

s5、将步骤s4中得到的混合液三混合均匀后，在烘箱中将溶液蒸发掉50％，加入碳纳米管，其中碳纳米管与二氧化锆凝胶的质量比为1：(800-3000)，得到混合液四；

s6、将步骤s5中得到的混合液四在150℃进行水热处理3小时，将经水热处理并冷却后得到的浆料在基材上进行涂膜，在室温下干燥后得到薄膜；

s7、将步骤s6中得到的薄膜从基材上取下，在真空下进行热处理，得到有机复合膜。

进一步优化本技术方案，所述步骤s1中硝酸镍和钛酸四丁酯的摩尔比为1:1。

进一步优化本技术方案，所述步骤s2中得到的溶液中加入二胺和表面活性剂，其中氟锆酸铵：乙二胺：表面活性剂的摩尔比为1：(1-15)：0.2。

进一步优化本技术方案，所述步骤s4中二氧化锆凝胶：硝酸铈：有机聚合物的质量比为1：(0.03-0.2)：(2-15)。

进一步优化本技术方案，所述基膜的制备方法：通过磁控溅射法制得al203薄膜，将al203薄膜cds的前驱体溶液中进行水热反应，所述cds的前驱体溶液由乙酸镉、硫脲和水配制而成，其中乙酸镉：硫脲为1:1，反应结束后经洗涤得到al203-cds薄膜，然后通过化学气相沉积p205，形成p205-cds-al203基膜。

进一步优化本技术方案，所述步骤s1中有机酸溶液的质量浓度为5％-30％，所述有机酸选为柠檬酸、三氯乙酸中的任意一种。

进一步优化本技术方案，所述步骤s4中有机聚合物选自聚马来酸酐、聚氨酯、羟丙基甲基纤维素中的任意一种。

进一步优化本技术方案，所述粘合剂为乙烯-醋酸乙烯共聚物。

进一步优化本技术方案，所述步骤s2中的表面活性剂为氨基磺酸钠。

进一步优化本技术方案，所述步骤s6中的热处理方式为：在200℃处理1-2小时，然后升温到350℃热处理0.5小时，最后降温至160℃处理3-5小时。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种水污染预处理用有机复合膜的制备方法，具备以下有益效果：

该水污染预处理用有机复合膜的制备方法，采用本发明的方法制备的水污染预处理用有机复合膜，极大提高了水处理的效率，延长了有机复合膜的寿命，同时作为基膜的p205-cds-al203薄膜同样有较好的光催化能力，将p205-cds-al203基膜和上述的有机聚合物光催化薄膜复合，基膜同样可以通过光催化能力，将p205-dds-al203基膜和上述的有机聚合物光催化薄膜复合，基膜同样可以通过光催化降解废水中的污染物，从而使光催化的接触面积增大，显著提高光催化薄膜的光催化效率，达到接触面积较大、催化效果好以及延长了有机复合膜使用寿命的目的，具有较好的推广价值。

附图说明

图1为本发明提出的一种水污染预处理用有机复合膜的制备方法的流程示意图；

图2为本发明提出的一种水污染预处理用有机复合膜的制备方法的有机复合膜制备流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：本发明公开了一种水污染预处理用有机复合膜的制备方法，具体为：在基膜上涂覆粘合剂，将光催化薄膜放在基膜上，在150摄氏度下热压，冷却后形成所述光催化污水处理复合膜；

其中有机复合膜的制备方法为：将氟锆酸铵、硝酸镍、钛酸四丁酯加入到有机酸溶液中，其中氟锆酸铵：硝酸镍：钛酸四丁酯：有机酸的摩尔比为1：(0.2-0.5)：(0.2-0.5)：(0.5-10)，硝酸镍和钛酸四丁酯的摩尔比为1:1；水浴加热至90℃并搅拌，反应3小时后，然后得到的溶液中加入二胺和表面活性剂，其中氟锆酸铵：乙二胺：表面活性剂的摩尔比为1：(1-15)：0.2，水浴加热至85℃并搅拌1小时后，继续保持在85℃的温度下反应24小时，得到二氧化锆凝胶；将二氧化锆凝胶、硝酸铈、有机聚合物溶解于丙醇溶液中，二氧化锆凝胶：硝酸铈：有机聚合物的质量比为1：(0.03-0.2)：(2-15)；混合均匀后，在烘箱中将溶液蒸发掉50％，加入碳纳米管，其中碳纳米管与二氧化锆凝胶的质量比为1：(800-3000)：然后在150℃进行水热处理3小时，将经水热处理并冷却后得到的浆料在基材上进行涂膜，在室温下干燥后得到薄膜；将得到的薄膜从基材上取下，在真空下进行热处理，得到有机复合膜。

其中，将氟锆酸铵作为原料，并分别加入酸溶液和碱溶液后混合，可以获得分散更均匀的凝胶，由上述凝胶得到的薄膜组分分布更加均匀，提高了薄膜的强度；

基膜的制备方法：通过磁控溅射法制得al203薄膜，将al203薄膜cds的前驱体溶液中进行水热反应，所述cds的前驱体溶液由乙酸镉、硫脲和水配制而成，其中乙酸镉：硫脲为1:1，反应结束后经洗涤得到al203-cds薄膜，然后通过化学气相沉积p205，形成p205-cds-al203基膜；

其中，作为基膜的p205-cds-al203薄膜同样有较好的光催化能力，将p205-cds-al203基膜和上述的有机聚合物光催化薄膜复合，基膜同样可以通过光催化能力，将p205-dds-al203基膜和上述的有机聚合物光催化薄膜复合，基膜同样可以通过光催化降解废水中的污染物，从而使光催化的接触面积增大，显著提高光催化薄膜的光催化效率。

作为本实施例的具体优化方案，所述有机酸溶液的质量浓度为5％-30％。

作为本实施例的具体优化方案，所述有机酸选为柠檬酸。

作为本实施例的具体优化方案，所述有机聚合物选自聚马来酸酐。

作为本实施例的具体优化方案，所述粘合剂为乙烯-醋酸乙烯共聚物。

作为本实施例的具体优化方案，所述表面活性剂为氨基磺酸钠。

一方面，所述热处理方式为：在200℃处理1-2小时，然后升温到350℃热处理0.5小时，最后降温至160℃处理3-5小时；

另一方面，所述基材为玻璃。

采用三段法热处理工艺，可以在有效去除材料中杂质的同时，防止薄膜在热处理过程中产生过大的应力变化而产生缺陷，有效提高了成品薄膜的质量。

实施例二：本发明公开了一种水污染预处理用有机复合膜的制备方法，具体为：在基膜上涂覆粘合剂，将光催化薄膜放在基膜上，在150摄氏度下热压，冷却后形成所述光催化污水处理复合膜；

其中有机复合膜的制备方法为：将氟锆酸铵、硝酸镍、钛酸四丁酯加入到有机酸溶液中，其中氟锆酸铵：硝酸镍：钛酸四丁酯：有机酸的摩尔比为1：(0.2-0.5)：(0.2-0.5)：(0.5-10)，硝酸镍和钛酸四丁酯的摩尔比为1:1；水浴加热至90℃并搅拌，反应3小时后，然后得到的溶液中加入二胺和表面活性剂，其中氟锆酸铵：乙二胺：表面活性剂的摩尔比为1：(1-15)：0.2，水浴加热至85℃并搅拌1小时后，继续保持在85℃的温度下反应24小时，得到二氧化锆凝胶；将二氧化锆凝胶、硝酸铈、有机聚合物溶解于丙醇溶液中，二氧化锆凝胶：硝酸铈：有机聚合物的质量比为1：(0.03-0.2)：(2-15)；混合均匀后，在烘箱中将溶液蒸发掉50％，加入碳纳米管，其中碳纳米管与二氧化锆凝胶的质量比为1：(800-3000)：然后在150℃进行水热处理3小时，将经水热处理并冷却后得到的浆料在基材上进行涂膜，在室温下干燥后得到薄膜；将得到的薄膜从基材上取下，在真空下进行热处理，得到有机复合膜。

其中，将氟锆酸铵作为原料，并分别加入酸溶液和碱溶液后混合，可以获得分散更均匀的凝胶，由上述凝胶得到的薄膜组分分布更加均匀，提高了薄膜的强度；

基膜的制备方法：通过磁控溅射法制得al203薄膜，将al203薄膜cds的前驱体溶液中进行水热反应，所述cds的前驱体溶液由乙酸镉、硫脲和水配制而成，其中乙酸镉：硫脲为1:1，反应结束后经洗涤得到al203-cds薄膜，然后通过化学气相沉积p205，形成p205-cds-al203基膜；

其中，作为基膜的p205-cds-al203薄膜同样有较好的光催化能力，将p205-cds-al203基膜和上述的有机聚合物光催化薄膜复合，基膜同样可以通过光催化能力，将p205-dds-al203基膜和上述的有机聚合物光催化薄膜复合，基膜同样可以通过光催化降解废水中的污染物，从而使光催化的接触面积增大，显著提高光催化薄膜的光催化效率。

作为本实施例的具体优化方案，所述有机酸溶液的质量浓度为5％-30％。

作为本实施例的具体优化方案，所述有机酸选为三氯乙酸。

作为本实施例的具体优化方案，所述有机聚合物选自聚氨酯。

作为本实施例的具体优化方案，所述粘合剂为乙烯-醋酸乙烯共聚物。

作为本实施例的具体优化方案，所述表面活性剂为氨基磺酸钠。

一方面，所述热处理方式为：在200℃处理1-2小时，然后升温到350℃热处理0.5小时，最后降温至160℃处理3-5小时；

另一方面，所述基材为金属。

采用三段法热处理工艺，可以在有效去除材料中杂质的同时，防止薄膜在热处理过程中产生过大的应力变化而产生缺陷，有效提高了成品薄膜的质量。

实施例三：本发明公开了一种水污染预处理用有机复合膜的制备方法，具体为：在基膜上涂覆粘合剂，将光催化薄膜放在基膜上，在150摄氏度下热压，冷却后形成所述光催化污水处理复合膜；

其中有机复合膜的制备方法为：将氟锆酸铵、硝酸镍、钛酸四丁酯加入到有机酸溶液中，其中氟锆酸铵：硝酸镍：钛酸四丁酯：有机酸的摩尔比为1：(0.2-0.5)：(0.2-0.5)：(0.5-10)，硝酸镍和钛酸四丁酯的摩尔比为1:1；水浴加热至90℃并搅拌，反应3小时后，然后得到的溶液中加入二胺和表面活性剂，其中氟锆酸铵：乙二胺：表面活性剂的摩尔比为1：(1-15)：0.2，水浴加热至85℃并搅拌1小时后，继续保持在85℃的温度下反应24小时，得到二氧化锆凝胶；将二氧化锆凝胶、硝酸铈、有机聚合物溶解于丙醇溶液中，二氧化锆凝胶：硝酸铈：有机聚合物的质量比为1：(0.03-0.2)：(2-15)；混合均匀后，在烘箱中将溶液蒸发掉50％，加入碳纳米管，其中碳纳米管与二氧化锆凝胶的质量比为1：(800-3000)：然后在150℃进行水热处理3小时，将经水热处理并冷却后得到的浆料在基材上进行涂膜，在室温下干燥后得到薄膜；将得到的薄膜从基材上取下，在真空下进行热处理，得到有机复合膜。

其中，将氟锆酸铵作为原料，并分别加入酸溶液和碱溶液后混合，可以获得分散更均匀的凝胶，由上述凝胶得到的薄膜组分分布更加均匀，提高了薄膜的强度；

基膜的制备方法：通过磁控溅射法制得al203薄膜，将al203薄膜cds的前驱体溶液中进行水热反应，所述cds的前驱体溶液由乙酸镉、硫脲和水配制而成，其中乙酸镉：硫脲为1:1，反应结束后经洗涤得到al203-cds薄膜，然后通过化学气相沉积p205，形成p205-cds-al203基膜；

其中，作为基膜的p205-cds-al203薄膜同样有较好的光催化能力，将p205-cds-al203基膜和上述的有机聚合物光催化薄膜复合，基膜同样可以通过光催化能力，将p205-dds-al203基膜和上述的有机聚合物光催化薄膜复合，基膜同样可以通过光催化降解废水中的污染物，从而使光催化的接触面积增大，显著提高光催化薄膜的光催化效率。

作为本实施例的具体优化方案，所述有机酸溶液的质量浓度为5％-30％。

作为本实施例的具体优化方案，所述有机酸选为柠檬酸、三氯乙酸的一种。

作为本实施例的具体优化方案，所述有机聚合物选自羟丙基甲基纤维素。

作为本实施例的具体优化方案，所述粘合剂为乙烯-醋酸乙烯共聚物。

作为本实施例的具体优化方案，所述表面活性剂为氨基磺酸钠。

一方面，所述热处理方式为：在200℃处理1-2小时，然后升温到350℃热处理0.5小时，最后降温至160℃处理3-5小时；

另一方面，所述基材为玻璃、金属中的一种。

采用三段法热处理工艺，可以在有效去除材料中杂质的同时，防止薄膜在热处理过程中产生过大的应力变化而产生缺陷，有效提高了成品薄膜的质量。

本发明的有益效果是：采用本发明的方法制备的水污染预处理用有机复合膜，极大提高了水处理的效率，延长了有机复合膜的寿命，同时作为基膜的p205-cds-al203薄膜同样有较好的光催化能力，将p205-cds-al203基膜和上述的有机聚合物光催化薄膜复合，基膜同样可以通过光催化能力，将p205-dds-al203基膜和上述的有机聚合物光催化薄膜复合，基膜同样可以通过光催化降解废水中的污染物，从而使光催化的接触面积增大，显著提高光催化薄膜的光催化效率，达到接触面积较大、催化效果好以及延长了有机复合膜使用寿命的目的，具有较好的推广价值。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。