CN105561806A - 规模化制备g-C3N4中空纤维膜的方法 - Google Patents
规模化制备g-C3N4中空纤维膜的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105561806A CN105561806A CN201610096782.2A CN201610096782A CN105561806A CN 105561806 A CN105561806 A CN 105561806A CN 201610096782 A CN201610096782 A CN 201610096782A CN 105561806 A CN105561806 A CN 105561806A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- liquid
- hollow fiber
- organic solvent
- melamine
- hollow
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000012528 membrane Substances 0.000 title claims abstract description 34
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 239000012510 hollow fiber Substances 0.000 title abstract description 19
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 23
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 11
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 claims abstract description 9
- JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N melamine Chemical compound NC1=NC(N)=NC(N)=N1 JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229920002037 poly(vinyl butyral) polymer Polymers 0.000 claims description 4
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims description 3
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims description 3
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims 4
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims 2
- 230000001112 coagulating effect Effects 0.000 claims 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims 1
- 239000002135 nanosheet Substances 0.000 abstract description 11
- 238000009987 spinning Methods 0.000 abstract description 8
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 abstract description 3
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 abstract description 3
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylacetamide Chemical compound CN(C)C(C)=O FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 2
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 description 2
- 229920001955 polyphenylene ether Polymers 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 150000003457 sulfones Chemical class 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 230000004298 light response Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000009285 membrane fouling Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D71/02—Inorganic material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D67/00—Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
- B01D67/0039—Inorganic membrane manufacture
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D69/08—Hollow fibre membranes
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Artificial Filaments (AREA)
- Inorganic Fibers (AREA)
Abstract
本发明公开一种规模化制备g-C3N4中空纤维膜的方法，按照以下步骤进行：将三聚氰胺或尿素或三聚氰胺和尿素的混合物放入马弗炉中，在450-600℃的温度下灼烧1-4h，获得黄色的g-C3N4块体，将g-C3N4块体均匀研磨，形成g-C3N4粉体，将g-C3N4粉体放入马弗炉中，在400-700℃的温度下灼烧1-4h，获得g-C3N4纳米片，将g-C3N4纳米片和聚合物分散在有机溶剂中制成铸膜液，其中g-C3N4纳米片、聚合物和有机溶剂的质量比为1:0.2-1:4-10，以铸膜液作为壳液、水作为芯液，将壳液与芯液同时通过纺丝机的纺丝头，以壳液流速：芯液流速=0.5-5:1的比例纺进水凝固浴中，获得g-C3N4中空纤维膜。
Description
技术领域
本发明涉及膜技术领域，特别是一种规模化制备g-C3N4中空纤维膜的方法。
背景技术
膜具有分离、浓缩和纯化的功能，并且膜分离过程简单，易于控制。目前膜分离技术已广泛应用于食品、医药、生物、环保、化工、冶金、能源、石油、水处理等领域。
中空纤维膜具有成本低、通量大、制备方法简单等优点。但是，由于膜在使用过程中存在功能单一、膜表面易污染的情况。因此传统上会在膜的表面复合光催化剂，利用光催化氧化反应去除膜表面的污染物，能够有效缓解膜污染。
g-C3N4是一种新型的不含金属元素且具有可见光响应的半导体光催化剂。自然界丰富的C、N元素使g-C3N4成为一种廉价的半导体光催化材料。但目前业内所制备出的g-C3N4膜在运行过程中必须有支撑体，这就对膜组件的简单化、小型化、集约化不利，因此也难以实现规模化生产。
发明内容
本发明是为了解决现有技术所存在的上述不足，提出一种工艺简单，操作灵活，成本低廉，产出率高的规模化制备g-C3N4中空纤维膜的方法。
本发明的技术解决方案是：一种规模化制备g-C3N4中空纤维膜的方法，其特征在于：所述的方法按照以下步骤进行：
a.将三聚氰胺或尿素或三聚氰胺和尿素的混合物放入马弗炉中，在450-600℃的温度下灼烧1-4h，获得黄色的g-C3N4块体，
b.将g-C3N4块体均匀研磨，形成g-C3N4粉体，
c.将g-C3N4粉体放入马弗炉中，在400-700℃的温度下灼烧1-4h，获得g-C3N4纳米片，
d.将g-C3N4纳米片和聚合物分散在有机溶剂中制成铸膜液，其中g-C3N4纳米片、聚合物和有机溶剂的质量比为1:0.2-1:4-10，以铸膜液作为壳液、水作为芯液，将壳液与芯液同时通过纺丝机的纺丝头，以壳液流速：芯液流速=0.5-5:1的比例纺进水凝固浴中，获得g-C3N4中空纤维膜。
所述的有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺中的一种或任意几种的混合物。
所述的聚合物为聚乙烯醇缩丁醛、聚苯醚砜或聚乙烯醇。
本发明同现有技术相比，具有如下优点：
传统的g-C3N4中空纤维膜，其结构单一，运行时需要支撑体，导致其难以实现规模化生产。而针对上述问题，本申请提出一种新的方法来进行g-C3N4中空纤维膜的制备，该方法工艺简单，操作灵活，且无需昂贵的设备，能够很好地控制成本，且对所有类型的g-C3N4都适合；利用该方法获得的g-C3N4中空纤维膜其结构可控，具有可见光响应，可利用太阳能，且孔隙率大，通量高，具有独立的支撑能力。因此可以说这种制备方法具有多种优点，特别适合于在本领域中推广应用，其市场前景十分广阔。
附图说明
图1是利用本发明所述方法制备的g-C3N4中空纤维膜的截面扫描电镜图片（图中g-C3N4中空纤维膜的内径和外径分别为500μm和850μm）。
图2是利用本发明所述方法制备的g-C3N4中空纤维膜的侧面扫描电镜图片（采用HitachiS-4800型扫描电镜，在加速电压为10kV的条件下拍摄）。
具体实施方式
下面将结合附图说明本发明的具体实施方式。如图1、图2所示：一种规模化制备g-C3N4中空纤维膜的方法，按照以下步骤进行：
将三聚氰胺或尿素或三聚氰胺和尿素的混合物放入马弗炉中，在450-600℃的温度下灼烧1-4h，获得黄色的g-C3N4块体，将g-C3N4块体均匀研磨，形成g-C3N4粉体，将g-C3N4粉体放入马弗炉中，在400-700℃的温度下灼烧1-4h，获得g-C3N4纳米片，将g-C3N4纳米片和聚合物分散在有机溶剂中制成铸膜液，其中g-C3N4纳米片、聚合物和有机溶剂的质量比为1:0.2-1:4-10，以铸膜液作为壳液、水作为芯液，将壳液与芯液同时通过纺丝机的纺丝头，以壳液流速：芯液流速=0.5-5:1的比例纺进水凝固浴中，获得g-C3N4中空纤维膜；上述的有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺中的一种或任意几种的混合物，上述的聚合物为聚乙烯醇缩丁醛、聚苯醚砜或聚乙烯醇。
实施例：
第一步：称取10g三聚氰胺放入坩埚中，将坩埚放入马弗炉中，在500℃的温度下、空气中灼烧3小时，自然冷却至室温，得到g-C3N4块体；
第二步：取出5g的g-C3N4块体，均匀研磨，得到g-C3N4粉体；
第三步：将5g的g-C3N4粉体放入马弗炉中，在550℃的温度下、空气中灼烧2小时，自然冷却至室温，得到g-C3N4纳米片；
第四步：称取1g的g-C3N4纳米片，分散在10mL的N，N-二甲基甲酰胺中，持续搅拌3个小时，直至均匀分散，然后向分散溶液中加入0.5g的聚乙烯醇缩丁醛，在强力搅拌器上持续搅拌6个小时，直至分散均匀，得到g-C3N4铸膜液；
第五步：将铸膜液以25mL/h，水以15mL/h的速度通过纺丝头，湿纺到水中，多次换水去除N，N-二甲基甲酰胺后，得到g-C3N4中空纤维膜。
第六步：将得到的g-C3N4中空纤维膜从水里取出，室温干燥。
扫描电镜照片表明：制备的g-C3N4中空纤维膜表面无开裂，且光滑匀称，内径为500μm，外径850μm。
Claims (3)
1.一种规模化制备g-C3N4中空纤维膜的方法，其特征在于：所述的方法按照以下步骤进行：
a.将三聚氰胺或尿素或三聚氰胺和尿素的混合物放入马弗炉中，在450-600℃的温度下灼烧1-4h，获得黄色的g-C3N4块体，
b.将g-C3N4块体均匀研磨，形成g-C3N4粉体，
c.将g-C3N4粉体放入马弗炉中，在400-700℃的温度下灼烧1-4h，获得g-C3N4纳米片，
d.将g-C3N4纳米片和聚合物分散在有机溶剂中制成铸膜液，其中g-C3N4纳米片、聚合物和有机溶剂的质量比为1:0.2-1:4-10，以铸膜液作为壳液、水作为芯液，将壳液与芯液同时通过纺丝机的纺丝头，以壳液流速：芯液流速=0.5-5:1的比例纺进水凝固浴中，获得g-C3N4中空纤维膜。
2.根据权利要求1所述的规模化制备g-C3N4中空纤维膜的方法，其特征在于：所述的有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺中的一种或任意几种的混合物。
3.根据权利要求1所述的规模化制备g-C3N4中空纤维膜的方法，其特征在于：所述的聚合物为聚乙烯醇缩丁醛、聚苯醚砜或聚乙烯醇。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610096782.2A CN105561806A (zh) | 2016-02-23 | 2016-02-23 | 规模化制备g-C3N4中空纤维膜的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610096782.2A CN105561806A (zh) | 2016-02-23 | 2016-02-23 | 规模化制备g-C3N4中空纤维膜的方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105561806A true CN105561806A (zh) | 2016-05-11 |
Family
ID=55872767
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610096782.2A Pending CN105561806A (zh) | 2016-02-23 | 2016-02-23 | 规模化制备g-C3N4中空纤维膜的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105561806A (zh) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106268332A (zh) * | 2016-08-30 | 2017-01-04 | 淮阴师范学院 | 聚乙烯醇/石墨相氮化碳渗透汽化杂化膜的制备方法 |
| CN106621845A (zh) * | 2017-03-06 | 2017-05-10 | 江苏理工学院 | 一种抗复合污染型膜材料的制备方法与用途 |
| CN107142616A (zh) * | 2017-04-19 | 2017-09-08 | 江苏大学 | 一种可降解农药残留的纳米纤维包装材料的制备方法 |
| CN108816059A (zh) * | 2018-06-08 | 2018-11-16 | 太原理工大学 | 一种掺杂石墨化碳氮化物的混合基质膜的制备方法及应用 |
| CN109173744A (zh) * | 2018-08-17 | 2019-01-11 | 华南理工大学 | 一种石墨相氮化碳二维纳米片膜在离子分离中的应用 |
| CN109433013A (zh) * | 2018-09-20 | 2019-03-08 | 广东工业大学 | 一种氧化石墨烯与石墨相氮化碳复合改性的膜材料及其制备方法 |
| CN109575486A (zh) * | 2018-12-24 | 2019-04-05 | 中原工学院 | 一种碳化氮/聚乙烯醇缩醛复合仿生薄膜的制备方法 |
| CN110016222A (zh) * | 2019-04-15 | 2019-07-16 | 扬州大学 | 杀菌透气薄膜及其制备方法和应用 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104028112A (zh) * | 2014-03-05 | 2014-09-10 | 大连理工大学 | 一种规模化制备碳纳米管中空纤维膜的方法 |
| CN104910381A (zh) * | 2015-06-03 | 2015-09-16 | 东南大学 | g-C3N4掺杂的聚酰亚胺复合材料、其制备及应用 |
| US20150352539A1 (en) * | 2012-12-21 | 2015-12-10 | Riken | g-C3N4 FILM PRODUCTION METHOD, AND USE OF SAID FILM |
| CN105148744A (zh) * | 2015-08-25 | 2015-12-16 | 华南理工大学 | 可调控超薄二维纳米g-C3N4膜及其制备方法与应用 |
| CN105331949A (zh) * | 2015-11-12 | 2016-02-17 | 西南交通大学 | 一种制备氮化碳薄膜的方法 |
-
2016
- 2016-02-23 CN CN201610096782.2A patent/CN105561806A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20150352539A1 (en) * | 2012-12-21 | 2015-12-10 | Riken | g-C3N4 FILM PRODUCTION METHOD, AND USE OF SAID FILM |
| CN104028112A (zh) * | 2014-03-05 | 2014-09-10 | 大连理工大学 | 一种规模化制备碳纳米管中空纤维膜的方法 |
| CN104910381A (zh) * | 2015-06-03 | 2015-09-16 | 东南大学 | g-C3N4掺杂的聚酰亚胺复合材料、其制备及应用 |
| CN105148744A (zh) * | 2015-08-25 | 2015-12-16 | 华南理工大学 | 可调控超薄二维纳米g-C3N4膜及其制备方法与应用 |
| CN105331949A (zh) * | 2015-11-12 | 2016-02-17 | 西南交通大学 | 一种制备氮化碳薄膜的方法 |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106268332B (zh) * | 2016-08-30 | 2018-11-23 | 淮阴师范学院 | 聚乙烯醇/石墨相氮化碳渗透汽化杂化膜的制备方法 |
| CN106268332A (zh) * | 2016-08-30 | 2017-01-04 | 淮阴师范学院 | 聚乙烯醇/石墨相氮化碳渗透汽化杂化膜的制备方法 |
| CN106621845A (zh) * | 2017-03-06 | 2017-05-10 | 江苏理工学院 | 一种抗复合污染型膜材料的制备方法与用途 |
| CN107142616A (zh) * | 2017-04-19 | 2017-09-08 | 江苏大学 | 一种可降解农药残留的纳米纤维包装材料的制备方法 |
| CN108816059A (zh) * | 2018-06-08 | 2018-11-16 | 太原理工大学 | 一种掺杂石墨化碳氮化物的混合基质膜的制备方法及应用 |
| CN109173744B (zh) * | 2018-08-17 | 2021-10-26 | 华南理工大学 | 一种石墨相氮化碳二维纳米片膜在离子分离中的应用 |
| CN109173744A (zh) * | 2018-08-17 | 2019-01-11 | 华南理工大学 | 一种石墨相氮化碳二维纳米片膜在离子分离中的应用 |
| CN109433013A (zh) * | 2018-09-20 | 2019-03-08 | 广东工业大学 | 一种氧化石墨烯与石墨相氮化碳复合改性的膜材料及其制备方法 |
| CN109433013B (zh) * | 2018-09-20 | 2021-08-24 | 广东工业大学 | 一种氧化石墨烯与石墨相氮化碳复合改性的膜材料及其制备方法 |
| CN109575486B (zh) * | 2018-12-24 | 2021-03-16 | 中原工学院 | 一种碳化氮/聚乙烯醇缩醛复合仿生薄膜的制备方法 |
| CN109575486A (zh) * | 2018-12-24 | 2019-04-05 | 中原工学院 | 一种碳化氮/聚乙烯醇缩醛复合仿生薄膜的制备方法 |
| CN110016222A (zh) * | 2019-04-15 | 2019-07-16 | 扬州大学 | 杀菌透气薄膜及其制备方法和应用 |
| CN110016222B (zh) * | 2019-04-15 | 2021-09-28 | 扬州大学 | 杀菌透气薄膜及其制备方法和应用 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105561806A (zh) | 规模化制备g-C3N4中空纤维膜的方法 | |
| CN104028112B (zh) | 一种规模化制备碳纳米管中空纤维膜的方法 | |
| CN102689018B (zh) | 纳米银线材料的生产方法 | |
| JP2016529090A (ja) | マルチチャンネルセラミック中空糸膜の製造方法 | |
| CN104772048A (zh) | 一种无机填料与多巴胺复合的无机有机杂化膜及其制备方法和用途 | |
| CN110449035B (zh) | 一种油水分离膜及其制备方法 | |
| CN107096396A (zh) | 一种聚偏氟乙烯中空纤维微孔滤膜及其制备方法 | |
| CN103386261A (zh) | 一种超疏水聚四氟乙烯中空纤维膜的制备方法 | |
| CN106699222A (zh) | 高性能平板陶瓷膜支撑体及其制备方法 | |
| CN106861451B (zh) | 一种耐热型滤膜及其制备方法和应用 | |
| CN104923089B (zh) | 一种制备聚偏氟乙烯多孔膜的方法 | |
| CN105854632A (zh) | 一种硅藻土中空纤维陶瓷膜的制备方法 | |
| CN110002893A (zh) | 一种陶瓷超滤膜的制备方法 | |
| CN104841286A (zh) | 一种螺旋状无机中空纤维膜及其制备方法 | |
| CN108793978B (zh) | 一种多孔陶瓷膜的制备方法 | |
| CN106000126B (zh) | 基于纳米氧化锌的抑菌膜及其制备方法和用途 | |
| CN109400203A (zh) | 一种石墨烯无机多孔陶瓷膜的制备方法 | |
| CN110917894B (zh) | 一种聚偏氟乙烯中空纤维多孔膜的制备方法 | |
| CN112755805A (zh) | 一种水下超疏油二维纳米级云母片油水分离膜及其制备方法与应用 | |
| CN105797596A (zh) | 一种用于水净化的过滤膜的制备方法 | |
| CN105603580A (zh) | 一种取向氧化石墨烯纤维的制备方法 | |
| CN105107395A (zh) | 中空介孔氧化硅球/聚醚砜复合超滤膜的制备方法 | |
| CN106082248B (zh) | 一种不同形貌二氧化硅微球的制备方法 | |
| CN105693265B (zh) | 一种制备氧化铝基多孔陶瓷膜的方法 | |
| CN105344254B (zh) | 一种高强度三元梯度结构pvdf管式超滤膜及制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160511 |