[發明專利]一種凹凸棒石-類石墨相氮化碳-聚偏氟乙烯納米復合超濾膜及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201710239020.8
• 申請日: 2017-04-13
• 公開（公告）號: CN106902638B
• 公開（公告）日: 2019-07-19
• 發明（設計）人: 周守勇;薛愛蓮;趙宜江;趙丹;李梅生;楊禹;張艷;邢衛紅;吳飛躍;張莉莉;褚效中;黃進
• 申請（專利權）人: 淮陰師范學院
• 主分類號: B01D61/14
• 分類號: B01D61/14;B01D67/00;B01D69/02;B01D69/12;B01D71/34;B01J31/06;C02F1/30;C02F1/44;C02F101/30
• 代理公司: 南京正聯知識產權代理有限公司 32243
• 代理人: 鄧唯

本發明公開了一種凹凸棒石?類石墨相氮化碳?聚偏氟乙烯納米復合超濾膜及其制備方法。本發明通過將凹凸棒石?類石墨相氮化碳復合材料同時引入到聚偏氟乙烯中空纖維超濾膜本體以及膜內、外表面，既可以利用凹凸棒石獨特的納米纖維結構與聚偏氟乙烯形成的三維網狀結構從而有效改善純聚偏氟乙烯超濾膜的結構和強度，增強膜壓密性能，又利用凹凸棒石的高親水性提高膜的滲透性與親水性，同時更為重要的是能利用處于超濾膜內、外表面和本體的類石墨相氮化碳的光催化性能，實現膜抗污染及自清潔，提升膜分離過程的經濟性。

技術領域

本發明涉及一種凹凸棒石-類石墨相氮化碳-聚偏氟乙烯納米復合超濾膜及其制備方法，屬于膜分離材料技術領域。

背景技術

膜分離技術作為一種集濃縮和分離于一體的高效無污染凈化技術，具有操作簡單、維護方便、能耗低、適應性強等特點，已廣泛應用于化工、電子、食品、醫療和環境保護等領域。膜材料的化學性質和膜結構決定了分離效果，聚偏氟乙烯(PVDF)是一種新興的、綜合性能優良的膜材料，機械強度高，耐酸堿等苛刻環境條件和化學穩定性好，具有突出的介電性、生物相容性、耐熱性、高分離精度和高效率的特點，在膜分離領域具有廣闊的應用前景。但是聚偏氟乙烯具有較低的表面能和較強的疏水性，致使其水滲透阻力比較高，限制了其在水相分離體系的應用；同時疏水性也導致膜容易遭受污染，劣化其分離性能，并直接影響到膜分離過程的經濟性。因此，對聚偏氟乙烯膜進行親水性改性，提高其滲透性能和抑制污染能力，是改善聚偏氟乙烯膜性能的簡便而有效的途徑。

共混改性是一種最常用也是最實用的高分子膜改性方法。近年來，將無機納米粒子與傳統高分子膜材料共混，制備親水性分離膜的方法引起人們的重視，由于無機納米粒子親水但不溶于水，可以避免其從膜材料中流失，得到持久的改性效果。無機納米粒子共混改性以其操作方便、工藝簡單亦被廣泛應用，通過加入無機納米粒子提高膜的親水性，降低膜污染；此外，由于在有機網絡中引入無機質點，改善了網絡結構，增強了高分子膜的機械性能，提高了熱穩定性，使其兼具了高分子膜的韌性和無機膜的耐高溫性。目前，用于共混改性的無機納米粒子如Al₂O₃、TiO₂、ZrO₂ 和SiO₂等均為顆粒狀，這些納米級的無機顆粒在膜制備和使用過程中會發生脫落，而影響膜的性能和改性效果。相比之下，碳納米管等一維納米材料具有超強的力學性能、高的長寬比和高比表面，而且分散在高分子膜中的一維納米材料，通過高分子鏈的螺旋纏繞可以有效提高其在膜材料中的穩定性。然而，碳納米管等人工合成一維納米材料制備成本高，純度和產量低下，難以分散，這大大限制了其在膜共混改性中的規模化應用。CN104209018A公開了將納米凹凸棒石引入高分子膜制備凹凸棒石/聚偏氟乙烯納米復合超濾膜及其制備方法。通過將納米凹凸棒石引入聚偏氟乙烯超濾膜，利用凹凸棒石獨特的納米纖維結構及其與聚偏氟乙烯形成的三維網狀結構有效改善聚偏氟乙烯超濾膜的結構和強度，同時利用凹凸棒石高親水特性提高聚偏氟乙烯超濾膜的滲透性、親水性和抗污染能力。