【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高分子化学领域，具体涉及一种光催化聚醚醚酮离子交换膜及其制备方法和应用。
技术介绍
1、随着科学的发展和时代的进步，人们在快速发展工业的同时，随着产生的是工业废水的不妥善排放以及化学药剂研发和生产导致大量重金属（汞、铬、铅），抗生素（四环素（tc）、阿莫西林（am）、卡马西平（cbz）、环丙沙星（cip）、诺氟沙星（nor）等）沉积到水资源中，加剧水域污染。生活用水如日常洗衣做饭、卫生用水等，裹挟着洗涤剂、有机物、氮磷等流入下水道，积少成多，使湖泊、溪流富营养化，藻类疯长、水体缺氧。过量农药、化肥随雨水冲刷渗入地下、汇入沟渠，破坏土壤与水生态，导致水体环境变得更加复杂和恶劣，现代社会人们面临着水资源严重污染的威胁。
2、光催化技术在水污染治理中具有高效、环境友好以及可持续发展等特点，并受到广泛关注。但传统的光催化剂多数为粉末或颗粒状，回收困难且易造成二次污染。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了解决现有技术中光催化剂回收困难的问题。本专利技术提供了一种光催化聚醚醚酮离子交换膜及其制备方法和应用。
2、本专利技术的技术方案如下：
3、本专利技术的目的之一在于提供一种光催化聚醚醚酮离子交换膜的制备方法，所述方法：
4、s1：干燥聚醚醚酮粉末，再与抗氧化剂和硅烷偶联剂混合，利用双螺杆挤出机挤出，冷却，切粒，得到聚醚醚酮粒料；
5、s2：将s1得到的聚醚醚酮粒料投入单螺杆挤出机中，挤出流延，纵向拉伸，得到聚醚醚
6、s3：将s2得到的聚醚醚酮薄膜和硼氢化钠混合后倒入二甲基亚砜溶液中，超声分散，反应完全后，洗涤，干燥，得到表面带有羟基的聚醚醚酮薄膜；
7、s4：将s3得到的表面带有羟基的聚醚醚酮薄膜浸入4-氨基苯甲酸的醋酸溶液中，反应完全后，洗涤，干燥，得到含氨基和羧基侧基的聚醚醚酮薄膜；
8、s5：将四水合乙酸钴、钛酸正四丁酯、乙醇、n’n-二甲基甲酰胺和乙酸溶液混合，再加入聚乙烯吡咯烷酮，反应完全，得到钛酸钴纺丝凝胶；
9、s6：将s5获得的纺丝凝胶装入带有不锈钢针头注射器中，用静电纺丝法制备纤维，将纤维高温煅烧，得到cotio3纳米纤维；
10、s7：将s6得到的cotio3纳米纤维与硝酸铋和乙二醇混合，转入光催化反应器中，反应完全后，得到bi@cotio3；
11、s8：将s4得到的含氨基和羧基侧基的聚醚醚酮薄膜、s7得到的bi@cotio3和硅烷偶联剂水溶液混合，加热反应，得到光催化聚醚醚酮离子交换膜。
12、进一步限定，s1中抗氧化剂为聚醚醚酮粉末质量的3~5%，硅烷偶联剂为聚醚醚酮粉末质量的3~5%，挤出温度370~390℃；s2中挤出温度350~370℃，聚醚醚酮薄膜厚度0.15~0.5mm。
13、进一步限定，s3中聚醚醚酮薄膜和硼氢化钠质量比1.5~3:1，超声分散1~2h，反应温度100~160℃，反应时间12~24h。
14、进一步限定，s4中4-氨基苯甲酸的浓度为0.2~0.5g/ml，反应时间4~8h。
15、进一步限定，s5中四水合乙酸钴、钛酸正四丁酯、乙醇、n’n-二甲基甲酰胺和乙酸的比为15~50g:20~70ml:160ml:20ml:20ml，四水合乙酸钴和聚乙烯吡咯烷酮的比15~50g:15~50g。
16、进一步限定，s6中静电纺丝法的参数为：针头距锡纸距离15~20cm，纺丝电压15~20kv，纺丝速度0.3~0.6ml/h。
17、进一步限定，s6中煅烧温度550~700℃，升温速度2℃/min，煅烧时间2~6h。
18、进一步限定，s7中cotio3纳米纤维、硝酸铋和乙二醇的比10g:0.38~0.76g:100ml；s8中硅烷偶联剂水溶液的浓度为3wt%，含氨基和羧基侧基的聚醚醚酮薄膜、bi@cotio3和硅烷偶联剂水溶液比100g:10~30g:250ml。
19、本专利技术的目的之二在于提供一种光催化聚醚醚酮离子交换膜，所述光催化聚醚醚酮离子交换膜由上述制备方法制备而成。
20、本专利技术的目的之三在于提供一种上述光催化聚醚醚酮离子交换膜在处理水污染中的应用。
21、与现有技术相比，本专利技术的具体优点如下：
22、（1）本专利技术制备的光催化聚醚醚酮离子交换膜，利用具有优异耐化学腐蚀性、抗紫外光降解性和稳定性的聚醚醚酮材料作为反应膜基体，将光催化剂复合在聚醚醚酮薄膜上，利用光催化原理，制备了一种具有降解抗生素和还原重金属离子的离子交换膜。本专利技术制备的光催化聚醚醚酮离子交换膜能够适应各种恶劣复杂的污染环境，并且还可以将光催化剂与反应介质分离，实现重复使用，可以节约资源，避免二次浪费。
23、（2）本专利技术制备的光催化聚醚醚酮离子交换膜，利用流延膜法制备带有氨基和羧基侧基的聚醚醚酮薄膜，利用静电纺丝法制备钙钛矿化合物cotio3纳米纤维，利用非贵金属的离子共轭效应，用光沉积法将非贵金属bi沉积到cotio3纳米纤维上，制备bi@cotio3，最后，利用化学枝接法将bi@cotio3枝接到聚醚醚酮薄膜上，制备出光催化聚醚醚酮薄膜。在cotio3纳米纤维上沉积bi可以增强cotio3的光催化响应，bi@cotio3中co2+、ti4+金属离子可以与羧基可以形成稳定的配位键，所以bi@cotio3可以与聚醚醚酮薄膜紧密结合，在重复利用时性能保持不变。
24、（3）本专利技术所制备的光催化聚醚醚酮薄膜对抗生素降解性好，对重金属离子还原率高，本专利技术所制备的光催化聚醚醚酮薄膜在1h内对抗生素阿莫西林、卡马西平、诺氟沙星的降解率分别达到93.54%、88.22%、83.42%，本专利技术所制备的光催化聚醚醚酮薄膜在10min内对于重金属离子cr(ⅵ)的还原率达到99.35%。
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1.一种光催化聚醚醚酮离子交换膜的制备方法，其特征在于，所述方法：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S1中抗氧化剂为聚醚醚酮粉末质量的3~5%，硅烷偶联剂为聚醚醚酮粉末质量的3~5%，挤出温度370~390℃；S2中挤出温度350~370℃，聚醚醚酮薄膜厚度0.15~0.5mm。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S3中聚醚醚酮薄膜和硼氢化钠质量比1.5~3:1，超声分散1~2h，反应温度100~160℃，反应时间12~24h。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S4中4-氨基苯甲酸的浓度为0.2~0.5g/mL，反应时间4~8h。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S5中四水合乙酸钴、钛酸正四丁酯、乙醇、N’N-二甲基甲酰胺和乙酸的比15~50g:20~70mL:160mL:20mL:20mL，四水合乙酸钴和聚乙烯吡咯烷酮的比15~50g:15~50g。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S6中静电纺丝法的参数为：针头距锡纸距离15~20cm，纺丝电压15~20kV，纺丝速度0
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S6中煅烧温度550~700℃，升温速度2℃/min，煅烧时间2~6h。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S7中CoTiO3纳米纤维、硝酸铋和乙二醇的比10g:0.38~0.76g:100mL；S8中硅烷偶联剂水溶液的浓度为3wt%，含氨基和羧基侧基的聚醚醚酮薄膜、Bi@CoTiO3和硅烷偶联剂水溶液比100g:10~30g:250mL。
9.一种光催化聚醚醚酮离子交换膜，其特征在于，所述光催化聚醚醚酮离子交换膜由权利要求1-8任一项制备方法制备而成。
10.权利要求9所述的光催化聚醚醚酮离子交换膜的应用，其特征在于，所述光催化聚醚醚酮离子交换膜应用于水污染处理中。
...【技术特征摘要】
1.一种光催化聚醚醚酮离子交换膜的制备方法，其特征在于，所述方法：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，s1中抗氧化剂为聚醚醚酮粉末质量的3~5%，硅烷偶联剂为聚醚醚酮粉末质量的3~5%，挤出温度370~390℃；s2中挤出温度350~370℃，聚醚醚酮薄膜厚度0.15~0.5mm。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，s3中聚醚醚酮薄膜和硼氢化钠质量比1.5~3:1，超声分散1~2h，反应温度100~160℃，反应时间12~24h。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，s4中4-氨基苯甲酸的浓度为0.2~0.5g/ml，反应时间4~8h。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，s5中四水合乙酸钴、钛酸正四丁酯、乙醇、n’n-二甲基甲酰胺和乙酸的比15~50g:20~70ml:160ml:20ml:20ml，四水合乙酸钴和聚乙烯吡咯烷酮的比15~50g:15~50g...
【专利技术属性】
技术研发人员：慕忠魁，
申请(专利权)人：吉林省聚锋高新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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