TiO2-纳米凹凸棒石光催化膜制备研究(2)

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国内许多科研机构以及院校都参与了凹凸棒土的开发研究，凹凸棒土被运用于很多行业中，比如建材、纺织、轻工业及洗涤助剂等。在国外，凹凸棒土已应用于各种新技术新产品，如在建材、化工、轻工、冶金、农牧业、环保、医药卫生和造纸等领域[5,6]。现阶段把凹土制成膜的研究也在如火如荼的进行中[7,8]。

1.2 光催化技术

光催化技术具有净化能力是因为光催化剂在可见光或紫外线的照射下具有氧化还原能力，将一些有机物氧化，从而实现净化。其中光催化剂大都为半导体光催化剂，而且大都是n型半导体材料（其中二氧化钛使用最为广泛）。由于半导体光催化剂的光吸收值与带隙存在一个下面的关系：

K=1240/E(eV)

因此吸收光大都为紫外光[9]。

以前对于光催化的研究多以悬浮相光催化为主，这是从Carey等人发现光照条件下二氧化钛和水的体系可以非选择性的氧化有机物开始的。当光照射在半导体光催化剂上，半导体的价电子发生跃迁，从而产生光生电子（e-）和空穴（h+）。此时，附着在半导体上的溶解氧得到电子，从而形成超氧负离子，空穴则变成为氢氧自由基。因为超氧负离子和氢氧自由基都具有很强的氧化性能，所以能将大都数的有机物氧化成为二氧化碳和水[10-12]。论文网

其机理如下[13]：

光催化在我国起步比较晚，与西方发达国家相比，在光催化领域从基础研究到开发运用都还有不小的差距，随着科技的发展与进步，尤其纳米技术的兴起、膜技术的发展以及光催化的前景，我国光催化剂的研究和膜的研究也得到了蓬勃的发展[14]。

1.3 膜分离技术

膜分离技术是指利用膜的选择性渗透作用，在化学位差的推动下或者外界能量的作用下，对混合物的溶剂和溶液进行分离、分级、富集以及提纯[15]。目前已经深入研究和开发的膜分离技术包含：微滤、超滤、纳滤、电渗析、反渗析、渗透气化以及气体分离等[16];还在研究的膜技术有：支撑液膜、仿生膜、膜生物反应器、生物膜、萃取膜及膜蒸馏等等。不同的膜及膜技术运用的机理各不相同，能适用于不同的情况、对象和要求。但是他们有共同的优点，那就是：分离过程没有相的变化，从而使分离过程节能、高效、无二次污染，而且操作过程一般比较简单，经济适用性比较好，可以在常温下连续操作，特别适合于热敏材料的处理[17]。

膜分离技术在水净化领域中发挥了重要的作用，是水处理技术中的一项重大突破。

陈世洋等[18]采用阴离子交换膜，在无电压作用下分离饮用水中的重金属元素Cr（Ⅵ），发现阴离子交换膜对Cr（Ⅵ）的去除率达86.4%，实现高效分离；郑苏丹等[18]将电催化和膜分离技术耦合来处理含大量苯酚得生产废水，发现相比单纯电催化技术，电催化-膜分离耦合技术在相同处理条件下对苯酚的去除率可提高约40%。

膜分离技术处理生产废水，既能使废水达标排放实现水资源循环利用，又能回收废水中的有用、含金量高的成分，节约资源保护环境。

Zhao等[61]利用碳纳米管（CNT）快速的传递电子性能和大的比表面积，能迅速的传递催化剂TiO2降解膜表面有机物过程中产生的电子，促进了对有机物的降解，通过光催化可以有效的提高膜的抗污染性能。利用溶胶凝胶法在Al2O3支撑体上多次涂膜成功制备了CNTs-TiO2/ Al2O3复合陶瓷微滤膜。与不加CNT制备的具有光催化性能的TiO2/ Al2O3复合陶瓷微滤膜相比，腐殖酸的去除率提高了10%，在压力为0.1MPa下，过滤分子量为30000的聚乙二醇（PEG30000）溶液，在保持流量为980L·m-2·h-1的情况下，截留率达到了70%。