[發明專利]碳納米材料/聚合物導電雜化膜的制備及膜污染監測技術

有效

• 申請號: 201711220733.6
• 申請日: 2017-11-28
• 公開（公告）號: CN109833783B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發明（設計）人: 耿宏章;郭志迎;袁雪爽;許春霞;石培培;賈松霖
• 申請（專利權）人: 天津工業大學
• 主分類號: B01D71/58
• 分類號: B01D71/58;B01D71/34;B01D71/02;B01D69/12;B01D67/00;B01D65/10;C02F1/44;C02F101/34;C02F101/38
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1.一種碳納米材料/聚合物雜化多功能導電過濾膜的膜污染實時在線監測方法，其特征在于：主要步驟為：

步驟1：采用加熱回流的方式將原始的碳納米管P-CNTs用混酸處理進行功能化改性得到功能化的碳納米管f-CNTs，混酸的體積比為濃硫酸∶濃硝酸＝3∶1，加熱溫度50-90℃，回流時間2-10h，功能化碳納米管作為聚合物的納米填料，其含量相對于溶質質量的百分比為1-5％；

步驟2：以普通石墨粉為原料，采用改進的Hummers法制備氧化石墨烯GO，配制一定濃度的氧化石墨烯溶液作為成膜的凝固浴，氧化石墨烯的濃度為0.5g/L；

步驟3：將納米填料和添加劑溶于有機溶劑中以超聲功率為60-120W的水浴超聲分散1-5h的時間得到均勻分散液，向分散液中加入一定量的溶質在加熱溫度為50-90℃時加熱攪拌3-9h的時間，形成鑄膜液，將鑄膜液放在溫度為20-50℃的真空烘箱中進行真空脫泡12-48h的時間，用刮膜棒刮膜并將其放到溫度為20-50℃的凝固浴中至溶劑完全去除得到導電性能優異的導電過濾膜；

步驟4：將制備的導電過濾膜放到帶有彈簧電極的膜池中，其中膜與彈簧電極相接觸，并用導線將彈簧電極與電阻測試儀器相連，實時測量膜的表面電阻隨時間的變化；通過監測水處理過程中膜表面電阻的變化來探測膜的污染程度，達到實時在線檢測膜污染狀況并根據膜污染情況決定是否對膜實施反沖洗的控制，以達到膜的高效利用；

導電過濾膜制備過程中各組成成分的質量百分比含量如下：

所述添加劑包括聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚甲基丙烯酸甲酯；

所述聚合物包括聚偏氟乙烯、聚砜、聚醚砜；

所述有機溶劑包括N-N-二甲基乙酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于在一定壓力下，過濾牛血清蛋白BSA溶液時，一定頻率下，在一定的時間內過濾污染物溶液，記錄膜表面電阻及滲透過膜的水的體積隨時間的變化規律，建立膜的電阻變化量與BSA污染物的關系，操作壓力為0.1MPa，BSA溶液濃度為1g/L，頻率為100kHZ。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于該膜污染實時在線監測方法可以同時測量通過濾膜的純水量、膜污染情況和膜的電阻的變化關系，建立膜的表面電阻變化量與不同的膜污染量之間的變化關系，可根據膜的表面電阻變化量快速實現膜污染狀況的實時在線監測技術，進而根據膜污染情況做出判斷是否對膜實行反沖洗等操作，以達到膜的高效利用。