[發明專利]一種基于碳納米管有序排列的聚氯乙烯超濾膜及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201410660229.8
• 申請日: 2014-11-18
• 公開（公告）號: CN104437120A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 牛曉君;吳浩
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B01D71/30
• 分類號: B01D71/30;B01D67/00;C02F1/44;C07K1/34
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 張燕玲

1.一種基于碳納米管有序排列的聚氯乙烯超濾膜的制備方法，其特征在于包括以下操作步驟：

(1)將FeCl₃·6H₂O、FeSO₄·7H₂O和碳納米管混合，加入去離子水，室溫下超聲處理10～60min，得到黑色懸濁液，然后在氮氣保護下，攪拌升溫至55～70℃，滴加NaOH溶液至pH>12，反應1～1.5h，冷卻過濾，沉淀物用去離子水洗滌至中性后真空干燥12～24小時，研磨得到具有磁性的碳納米管；

(2)將具有磁性的碳納米管超聲分散于溶劑中，依次將聚氯乙烯、成孔劑加入，攪拌8～20h溶解共混均勻，形成鑄膜液；

(3)將配制好的鑄膜液脫泡后，置于支撐物上進行涂膜，然后在垂直于支撐物的方向上施加強度為200～400Oe的磁場，使膜在磁場下作用5～10min；

(4)將步驟(3)處理后的膜在空氣中停留30～60s后以與液面成60～90°的角度浸入去離子水中進行溶劑交換，得到碳納米管有序排列的聚氯乙烯超濾膜。

2.根據權利要求1所述的一種基于碳納米管有序排列的聚氯乙烯超濾膜的制備方法，其特征在于：步驟(1)中所述的FeCl₃·6H₂O、FeSO₄·7H₂O和碳納米管加入的質量份為：FeCl₃·6H₂O?0.97～4.48份，FeSO₄·7H₂O?0.50～2.30份，碳納米管0.1～2份。

3.根據權利要求1所述的一種基于碳納米管有序排列的聚氯乙烯超濾膜的制備方法，其特征在于：步驟(1)中所述的碳納米管是指外徑為10～40nm，長度<2μm，純度>97％，比表面積為100～210m²/g的碳納米管。

4.根據權利要求1所述的一種基于碳納米管有序排列的聚氯乙烯超濾膜的制備方法，其特征在于：步驟(2)中所述的溶劑是指N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺和N-甲基吡咯烷酮中的一種或兩種以上的混合物；所述的聚氯乙烯是指聚合度為1000～3000的聚氯乙烯；所述的成孔劑是指聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、甘油、丙二醇、乙二醇、丙酮、草酸和氯化鋰中的一種或兩種以上的混合物。

5.根據權利要求4所述的一種基于碳納米管有序排列的聚氯乙烯超濾膜的制備方法，其特征在于：所述的成孔劑是指平均分子量為5000～200000的聚乙烯吡咯烷酮。

6.根據權利要求1所述的一種基于碳納米管有序排列的聚氯乙烯超濾膜的制備方法，其特征在于：步驟(2)中所述的超聲分散是指在頻率為20～60kHz的條件下超聲分散0.5～1.5h。

7.根據權利要求1所述的一種基于碳納米管有序排列的聚氯乙烯超濾膜的制備方法，其特征在于：步驟(2)中所述的具有磁性的碳納米管、聚氯乙烯、成孔劑及溶劑的質量百分含量為：具有磁性的碳納米管0.05～5％、聚氯乙烯5～22％、成孔劑1～10％，余量為溶劑。

8.根據權利要求1所述的一種基于碳納米管有序排列的聚氯乙烯超濾膜的制備方法，其特征在于：步驟(3)中所述的脫泡是指靜置12～30h脫泡；所述的支撐物是指平滑的聚酯無紡布、碳纖維或玻璃板；所述涂膜的厚度為150～450μm。

9.一種基于碳納米管有序排列的聚氯乙烯超濾膜，其特征在于：通過權利要求1～8任一項所述的制備方法制備得到。

10.權利要求9所述的基于碳納米管有序排列的聚氯乙烯超濾膜在蛋白質分離、工業廢水處理、中水回用領域中的應用。