光催化分離復合膜的制備及其在污水處理中的應用

曾安然，林志杰，吉順峰

(黎明職業大學材料與化學工程學院，福建 泉州 362000)

聚砜(PSF)具有良好的化學穩定性和力學穩定性，常用于超濾膜等復合膜的基膜。但由于聚砜膜的親水性較弱，在實際應用中易產生膜污染，導致膜阻力增大，影響膜通量并提高運行成本。針對聚砜膜親水改性的方法有表面改性和共混改性。其中表面改性對成膜材料表面進行涂覆等處理，親水效果顯著且對膜的強度、抗老化性能等性能不產生影響，但需要對改性劑易脫落導致功能不持久等問題進行改善[1-5]。

本文基于表面改性法在PSF膜表面沉積復合納米材料，制備具有光催降解和分離作用的復合膜。為提高納米材料與PSF的黏結力，利用多巴胺自聚的仿生黏附作用實現對PSF表面改性。多巴胺分子中的酚羥基和氨基能在材料表面建立共價或非共價的相互作用，從而黏附于材料表面[6-7]，且自聚黏附后同時產生的酚羥基能與后續功能納米粒子進行二次反應，實現材料表面的進一步功能化。其改性過程如圖1所示。TiO2是一種廣泛用于污水治理的光催化劑[9]，利用氧化石墨烯(GO)具有的高親水性和高導電性[10-11]可充分提高TiO2的光催化活性。其原因為：1)將TiO2產生的光生電子導流在GO表面，有效抑制光生電子與空穴的復合，從而提高光生電子的傳導效率并調節TiO2的光譜響應范圍；2)利用石墨烯的吸附位點促進污染物的吸附催化反應[12-13]。為了提高復合膜在低濃度溶液中的光催降解效率，促進污染物在催化劑表面富集，引入具有優異化學穩定性和機械穩定性的纖維素晶須(CW)，利用CW對有機污染物的吸附性能，增加污染物在膜上光催化作用點附近的濃度，提高降解率；……