[發明專利]一種高鈮鈦鋁基多孔復合材料過濾薄膜的制備及應用方法

有效

• 申請號: 201711283935.5
• 申請日: 2017-12-07
• 公開（公告）號: CN108044091B
• 公開（公告）日: 2019-12-31
• 發明（設計）人: 林均品;桂萬元;梁永鋒;劉夢迪
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: B22F1/00
• 分類號: B22F1/00;B22F3/11;C02F1/00;C02F1/44
• 代理公司: 11237 北京市廣友專利事務所有限責任公司
• 代理人: 張仲波

一種高鈮鈦鋁基多孔復合材料過濾薄膜的制備及應用方法，屬于水污染防治領域。本發明通過控制鈦、鋁、鈮、與納米氧化物的共混粉體的燒結溫度，進而操控化學反應，從而實現一系列復合材料薄膜的可控制備，這些復合材料薄膜由于在原來的基體表面又構筑了許多納米孔道與“凸起”，當施加一定的外加壓力，這些納米孔道與“凸起”將極大得阻礙了納米污染物通過復合材料薄膜，而水分子可以通過變形透過；這種高鈮鈦鋁基多孔復合材料過濾薄膜能顯著提高納米污染物的處理效率，有望在污水處理領域被廣泛應用。本發明技術方案設計新穎合理，重復性好。可以處理的納米污染物適用范圍非常廣。

技術領域

本發明屬于水污染防治領域，特別涉及一種高鈮鈦鋁基多孔復合材料過濾薄膜的制備及應用方法。

背景技術

納米污染物是指制造或使用納米材料過程中產生的有害物質的通稱。通常我們將粒徑尺寸在0.1～100nm之間的材料稱為納米材料，大約相當于10～100個原子緊密排列在一起的尺度。由于納米粒子具有小尺寸效應﹑表面效應﹑量子尺寸效應﹑宏觀量子隧道效應和介電限域效應等五大特有屬性，從而導致納米材料在熔點﹑蒸氣壓﹑光學性質﹑化學反應性﹑磁性﹑超導及塑性形變等許多方面呈現許多奇異的物理﹑化學性質，因此納米技術被稱為21世紀最有前途的技術。2000年以來，納米材料在很多領域取得了重大科技進展也得到了廣泛應用，但納米材料的“毒性”污染之說也讓很多人對這一新興技術多了一份擔心。2004年8月4日《自然》雜志介紹了該研究小組的報告，對納米污染發出預警。報告指出，“游離的納米顆粒和納米管可能會穿透細胞，產生毒性”；對于環境來說，“納米科技可能是柄雙刃劍”。此外也有研究表明，納米顆粒能夠與蛋白質、細菌和病毒發生相互作用，產生前所未有的現象，引發一些癥狀奇特的新疾病。一項研究納米材料對老鼠(它們擁有同人類相似的神經細胞)的健康影響的報告指出，當老鼠吸入了極其微小的顆粒—碳納米管，它們先是停留在鼻腔中。隨后在到達咽喉后方的嗅覺神經后，這些納米顆粒滲透入細胞中或停留在它們中間。最終，這些納米顆粒沿著嗅覺神經進入大腦，對細胞造成損害，并削弱了大腦功能。隨著科技的快速發展，納米材料已經進入到我們的日常生活領域，其中最值得關注的就是納米材料在化工產品方面的應用，如農藥、化肥、殺蟲劑等。雖然使用納米材料改性后產品功能得到很大提升，但是這些被各種功能基團修飾的納米材料在使用后會大量直接暴露在空氣、水和土壤中，從而進入生物鏈中，最后進入人體，破壞人體器官，導致人類死亡。

然而，由于納米污染是最新提出的新概念，其對環境安全帶來的風險尚未引起社會各界的高度重視。目前主要采用物理沉降與化學絮凝沉降相結合的方法來去除水中的納米污染物，但是存在效率低下，而且需要大量投入化學試劑，應用成本太高。此外，目前來說，納米污染尚不作為排污指標，因此所排放的處理水中是否含有納米材料也不受重視。然而，隨著納米污染帶來的一系列問題，如何高效的回收這些納米污染物逐步被人們提上日程。因此，亟需我們開發一種新型薄膜材料來有效應對未來大量的納米污染。

基于上述情況，本課題組采用粉末冶金的方法，通過控制鈦、鋁、鈮、與納米氧化物的共混粉體的燒結溫度，進而操控化學反應，制備出了一系列復合材料薄膜，這些復合材料薄膜由于在原來的基體表面又構筑了許多納米孔道與“凸起”，當施加一定的外加壓力，這些納米孔道與“凸起”將極大地阻礙了納米污染物通過復合材料薄膜，而水分子可以通過變形透過。這種新型高鈮鈦鋁基多孔復合材料過濾薄膜可以顯著提高納米污染物的處理效率，有望在污水處理領域被廣泛應用。

發明內容

為了有效解決上述問題，本發明提供高鈮鈦鋁基多孔復合材料過濾薄膜的制備及應用方法。

一種高鈮鈦鋁基多孔復合材料過濾薄膜的制備方法，具體制備步驟如下：

(1)首先，按照一定的原子比稱取的鈦，鋁，鈮粉混勻后加入混合粉體質量1-8wt％的納米氧化物，然后將混合粉體投入到球磨機中,加入適量小鋼珠，控制球磨機的轉速為110-130rpm，混料的時間為22-26h，充分混合共混粉體；