本申請涉及納米材料及油水分離領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種可催化降解油性染料的疏水全氟納米纖維膜及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、含油廢水的排放對水生態(tài)系統(tǒng)造成了嚴重危害的同時，也產(chǎn)生了嚴重的資源浪費，如何快速、高效的處理含油廢水以實現(xiàn)油品凈化、廢油回收已成為世界性的研發(fā)課題。

2、膜分離技術(shù)是一種采用膜材料進行油水分離的高效含油廢水處理技術(shù)，其中，全氟聚合物由于具有優(yōu)良的耐熱性、耐藥品性、非粘著性、疏水性、耐磨性、電絕緣性和良好的熱塑加工性能，被廣泛用于制備膜材料了。

3、目前，有的廠商為了提高全氟聚合物纖維膜對油性液體的通透性，制備出一種親油改性全氟聚合物膜，提高了油通量，但該膜功能較為單一，無法很好的實現(xiàn)對油性染料的催化降解。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了在提高對油性液體通透性的同時，賦予纖維膜對親油性燃料的催化降解功能，本申請?zhí)峁┮环N可催化降解油性染料的疏水全氟納米纖維膜及其制備方法。

2、第一方面，本申請?zhí)峁┮环N可催化降解油性染料的疏水全氟納米纖維膜，采用如下的技術(shù)方案：

3、一種可催化降解油性染料的疏水全氟納米纖維膜，由紡絲液經(jīng)靜電紡絲得到；

4、所述紡絲液由如下重量百分比的組分組成：

5、聚乙烯醇9-15wt％；

6、改性碳納米粒子1-2wt％；

7、硼酸0.5-1wt％；

8、全氟聚合物分散液余量；

9、所述改性碳納米粒子的制備原料包括碳納米粒子、六水硝酸鈷、2-甲基咪唑、硝酸銅/硝酸銀和溶劑。

10、通過采用上述技術(shù)方案：以六水硝酸鈷和2-甲基咪唑反應(yīng)，蝕刻碳納米粒子，同時引入硝酸銅/硝酸銀摻雜到晶格中，提高催化活性，制得具有吸附、催化降解效果的改性碳納米粒子。將上述改性粒子引入到紡絲液中經(jīng)靜電紡絲使所制纖維膜具備上述性能，對油性染料(蘇丹ⅲ)催化降解效率從0％提升至99.7％，且能夠有效提高纖維膜的親油性，對煤油的通量從低于200l/m2·h·bar顯著提升至1433l/m2·h·bar。

11、可選的，所述改性碳納米粒子的制備方法為：

12、將六水硝酸鈷、硝酸銅/硝酸銀分散于溶劑中，得到混合液a；將碳納米粒子、2-甲基咪唑分散于溶劑中，得到混合液b；將混合液a、混合液b共混，反應(yīng)、離心去除上清液、洗滌、干燥，即得。

13、通過采用上述技術(shù)方案：先將六水硝酸鈷和硝酸銅/硝酸銀，碳納米粒子和2-甲基咪唑分別制得分散液，使得各組分充分分散，隨后將混合液a、b共混反應(yīng)，使得反應(yīng)充分，提高改性效果。

14、可選的，所述混合液a中，六水硝酸鈷的濃度為8-20mg/ml、硝酸銅/硝酸銀5-15mg/ml。

15、可選的，所述混合液b中，碳納米粒子的濃度為100-800mg/ml，2-甲基咪唑的濃度為50-70mg/ml。

16、通過采用上述技術(shù)方案：當六水硝酸鈷、硝酸銅/硝酸銀、碳納米粒子、2-甲基咪唑的濃度處于上述范圍內(nèi)，所制改性碳納米粒子對纖維膜的通量和催化降解效果的提升作用較強。

17、可選的，所述碳納米粒子為納米石墨粉、石墨烯、碳納米管、富勒烯中的一種。

18、可選的，所述溶劑由無水甲醇與無水乙醇按體積比7:3組成。

19、可選的，所述全氟聚合物分散液為聚四氟乙烯分散液、四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基醚共聚物分散液中的一種。

20、可選的，所述全氟聚合物分散液固含量為40％-60％。

21、第二方面，本申請?zhí)峁┛纱呋到庥托匀玖系氖杷{米纖維膜的制備方法，采用如下的技術(shù)方案：

22、一種可催化降解油性染料的疏水全氟納米纖維膜的制備方法，包括以下步驟：

23、s1、將聚乙烯醇、改性碳納米粒子、硼酸和全氟聚合物分散液共混，消泡，即得紡絲液；

24、s2、將紡絲液進行靜電紡絲、于350-380℃下煅燒3-5h，即得。

25、通過采用上述技術(shù)方案：工藝步驟較少，簡潔高效，有利于工業(yè)化放大規(guī)模制備全氟纖維膜，且所制纖維膜的通量大、對油性染料具有良好的催化降解效果。

26、可選的，所述靜電紡絲的具體參數(shù)為：電壓12-18kv，注射器流量0.6-1.0ml/min，溫度35-40℃，濕度65-70％。

27、綜上所述，本申請具有以下有益效果：

28、1、本申請引入改性碳納米粒子，顯著提升了制備得到的全氟聚合物納米纖維膜對親油性，同時使得納米纖維膜具有對油性染料催化降解功能，對煤油的通量從低于200l/m2·h·bar升至1433l/m2·h·bar，提升了一個數(shù)量級；同時對油性染料(蘇丹ⅲ)催化效率從0％提升至99.7％；

29、2、本申請的改性碳納米粒子的制備過程中引入硝酸銅或硝酸銀，提高催化降解活性，纖維膜對油性染料(蘇丹ⅲ)催化效率為99.7％，顯著高于未使用硝酸銅/硝酸銀或引入其他硝酸鹽的纖維膜的催化效率20.1-32.2％；

30、3、本申請的方法，打破了傳統(tǒng)聚合物纖維膜制備方法單一性(如nips、tips法等)，所制纖維膜具有全氟聚合物基本的疏水、親油性，引入改性碳納米碳粒子進一步提升了親油性能，使得膜對油品通量顯著提升，同時賦予纖維膜對油性染料(蘇丹ⅲ)進行催化降解的功能。

技術(shù)特征：

1.一種可催化降解油性染料的疏水全氟納米纖維膜，其特征在于，由紡絲液經(jīng)靜電紡絲得到；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可催化降解油性染料的疏水全氟納米纖維膜，其特征在于：所述改性碳納米粒子的制備方法為：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可催化降解油性染料的疏水全氟納米纖維膜，其特征在于：所述混合液a中，六水硝酸鈷的濃度為8-20mg/ml、硝酸銅/硝酸銀5-15mg/ml。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可催化降解油性染料的疏水全氟納米纖維膜，其特征在于：所述混合液b中，碳納米粒子的濃度為100-800mg/ml，2-甲基咪唑的濃度為50-70mg/ml。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可催化降解油性染料的疏水全氟納米纖維膜，其特征在于：所述碳納米粒子為納米石墨粉、石墨烯、碳納米管、富勒烯中的一種。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可催化降解油性染料的疏水全氟納米纖維膜，其特征在于：所述溶劑由無水甲醇與無水乙醇按體積比7:3組成。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可催化降解油性染料的疏水全氟納米纖維膜，其特征在于：所述全氟聚合物分散液為聚四氟乙烯分散液、四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基醚共聚物分散液中的一種。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的可催化降解油性染料的疏水全氟納米纖維膜，其特征在于：所述全氟聚合物分散液固含量為40%-60%。

9.一種權(quán)利要求1-8任一項所述的可催化降解油性染料的疏水全氟納米纖維膜的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的可催化降解油性染料的疏水全氟納米纖維膜的制備方法，其特征在于，所述靜電紡絲的具體參數(shù)為：電壓12-18kv，注射器流量0.6-1.0ml/min，溫度35-40℃，濕度65-70%。

技術(shù)總結(jié)
本申請涉及納米材料及油水分離領(lǐng)域，具體公開了一種可催化降解油性染料的疏水全氟納米纖維膜及其制備方法。一種可催化降解油性染料的疏水全氟納米纖維膜，由紡絲液經(jīng)靜電紡絲得到；所述紡絲液由如下重量百分比的組分組成：聚乙烯醇9?15wt%；改性碳納米粒子1?2wt%；硼酸0.5?1wt%；全氟聚合物分散液余量；所述改性碳納米粒子的制備原料包括碳納米粒子、六水硝酸鈷、2?甲基咪唑、硝酸銅/硝酸銀和溶劑。本申請的一種可催化降解油性染料的疏水全氟納米纖維膜，可用于油水分離的膜處理工藝中，其具有對油通量高、對油性染料的催化降解效率可達99.7%的優(yōu)點。

技術(shù)研發(fā)人員：顧榴俊,張?zhí)?劉曉亮,陳志華,蔡曉慶
受保護的技術(shù)使用者：江蘇金由新材料有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19