[發明專利]一種重金屬離子和有機染料去除功能的抗污染平板膜及其制備方法

在審

• 申請號: 201711038488.7
• 申請日: 2017-10-30
• 公開（公告）號: CN107694348A
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發明（設計）人: 趙義平;張東東;李煥煥;張筱燁;趙國部;孫麗
• 申請（專利權）人: 天津市金鱗水處理科技有限公司
• 主分類號: B01D69/02
• 分類號: B01D69/02;B01D69/06;B01D67/00;B01D71/34;C02F1/44;C02F1/28;C02F1/30;C02F101/20;C02F101/22;C02F101/30
• 代理公司: 北京瑞盛銘杰知識產權代理事務所(普通合伙)11617
• 代理人: 郭曉迪

1.一種重金屬離子和有機染料去除功能的抗污染平板膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)GO的制備：在冰水浴中，往1L的三口燒瓶中緩慢加入200mL～250mL濃硫酸，再依次加入10g～15g石墨和3g～5g硝酸鈉，加的過程須緩慢，且加之前石墨與硝酸鈉經過反復研磨，攪拌1h～1.5h后，接著緩慢加入25g～35g高錳酸鉀，將其在冰水浴中機械攪拌1.5h～2h，隨后升溫至30℃～40℃，反應2h～2.5h，隨后緩慢加入200mL～250mL的30℃～40℃去離子水，之后反應體系升溫至80℃～90℃并攪拌10min～20min，而后往體系中再緩慢加入400mL～500mL去離子水，攪拌2min后加入20mL～25mL過氧化氫終止反應，反應物繼續攪拌10min～20min后，進行離心分離，并用稀鹽酸和去離子水重復洗滌多次，直至產物pH為7，即得本發明所需的GO；

(2)凹凸棒土的預處理：稱取10g～20g粒徑300目～1000目的凹凸棒土，用1L蒸餾水洗滌，待沉淀后取其上層清液，500rpm離心1min后取其上層清液，上層清液中加少量蒸餾水混合均勻后繼續500rpm離心1min，然后取其上層清液，如此反復洗滌上層清液3～5次后，最后用4000rpm進行離心分離，取其沉淀，90℃下真空干燥24h，研磨后按粒徑大小選擇對應目數的篩子過篩，得純化凹凸棒土；

配置濃度為0.5mol/L～3mol/L的鹽酸溶液，取10g～20g純化凹凸棒土與150mL～200mL所述鹽酸溶液加入到小燒杯中攪拌混合，5min后，將混合物加熱到70℃～80℃，攪拌1h～2h，然后超聲振蕩30min～40min，抽濾，用蒸餾水洗滌至pH為6，90℃下真空干燥24h，研磨后按粒徑大小選擇對應目數的篩子過篩，得酸改性凹凸棒土；

取1g～3g酸改性凹凸棒土，加入200mL～250mL濃度2000mg/L的單寧酸溶液，室溫攪拌2h～3h后乙醇洗至上清液與FeCl₃溶液無顯色反應，離心分離，干燥研磨，按粒徑大小選擇對應目數的篩子過篩，得到單寧酸改性凹凸棒土；

(3)鑄膜液的配制：按照PVDF和單寧酸改性凹凸棒土質量比為1:0.1～1:0.5分別稱取一定質量的PVDF和單寧酸改性凹凸棒土，加入放有N，N-二甲基甲酰胺(DMF)的容器中，加入聚乙二醇(PEG)；將上述容器置于50℃～70℃水浴中，充分攪拌和超聲振蕩使凹凸棒土均勻分散；稱取PVDF質量1％～2％的粒徑20nm～300nm的納米ZnO，以及ZnO質量20％～50％的GO，充分研磨后均勻分散于鑄膜液溶液中，超聲2h，真空靜置脫泡得到鑄膜液；

(4)基膜的制備：將鑄膜液傾于玻璃板，用玻璃棒刮制成膜，浸入20℃～30℃的凝固浴恒溫水槽中凝固成形，待膜從玻璃板上成形脫落后，再放置蒸餾水中24h～36h，蒸餾水洗凈即得具有重金屬離子和有機染料去除功能的平板基膜；

(5)金屬離子和有機染料去除功能的抗污染平板膜的制備：將質量為1.0894g的基膜在60℃用2.5mol/L的氫氧化鉀溶液處理5～25min，然后將膜用蒸餾水沖洗數次，烘干；再用乙醇沖洗，除去膜表面雜質；以6.0～8.0g的N,N-二甲基-N-甲基丙烯酰胺基丙基-N,N-二甲基-N-丙烷磺酸內鹽(MPDSAH)為改性劑，甲醇為溶劑，占MPDSAH單體質量百分比為0.2～0.8％的N-N、-亞甲基雙丙烯酰胺(MBAA)為交聯劑，占MPDSAH單體質量百分比為0.5～2％的2-2、-偶氮二異丁腈(AIBN)為引發劑，在N₂氛圍下50～60℃下反應24小時，用0.1mol/L的NaCl溶液及蒸餾水清洗膜表面數次，除去未反應單體，即可制得本發明具有重金屬離子和有機染料去除功能的抗污染平板膜。

2.如權利要求1所述的一種重金屬離子和有機染料去除功能的抗污染平板膜的制備方法，其特征在于，所述PEG分子量為10000；所述PEG添加量為在總的鑄膜液中質量百分比為6％～10％，PEG作為致孔劑使用；所述PVDF固含量為占總的鑄膜液中質量百分比為10％～18％；所述的凝固浴水槽內為蒸餾水，凝固浴水起到膜凝固劑的作用。

3.一種重金屬離子和有機染料去除功能的抗污染平板膜，其特征在于，由權利要求1所述的一種具有重金屬離子和有機染料去除功能的抗污染平板膜的制備方法制備得到。