[發(fā)明專利]一種基于納米類水滑石的超親水有機(jī)膜制備方法

有效

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• 申請日: 2017-12-15
• 公開（公告）號: CN108079798B
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 梁帥;張塽;陳冠浩;馬智波;高艷珊;李敏
• 申請（專利權(quán)）人: 北京林業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B01D71/10
• 分類號: B01D71/10;B01D71/34;B01D71/42;B01D71/68;B01D69/02;B01D67/00
• 代理公司: 深圳市鼎言知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44311
• 代理人: 張利杰

本發(fā)明公開了一種基于納米類水滑石的超親水有機(jī)膜制備方法，該方法包括：(1)提供含氨基官能團(tuán)的納米類水滑石懸浮液；(2)提供表面帶有羧基官能團(tuán)的有機(jī)膜；(3)將有機(jī)膜浸泡于催化劑水溶液中；(4)將有機(jī)膜浸泡于所述納米類水滑石懸浮液中，得到超親水有機(jī)膜。本發(fā)明制得的有機(jī)膜具有超親水、抗污染等功能，在膜分離領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于膜分離技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于納米類水滑石的超親水有機(jī)膜制備方法。

背景技術(shù)

目前，我國正面臨水資源匱乏和水污染嚴(yán)重兩個(gè)方面的水資源危機(jī)，已經(jīng)成為制約我國經(jīng)濟(jì)和社會可持續(xù)發(fā)展的主要因素之一。為使我國的水資源危機(jī)得到有效緩解，需要從供水來源開發(fā)和水污染控制兩個(gè)角度入手。污水再生利用在降低污水排放量的同時(shí)，提供了一種新的水資源來源，具有成本低、潛力大、適用性廣和環(huán)境友好等特點(diǎn)，是解決我國當(dāng)前水環(huán)境問題的切實(shí)有效的措施之一。

膜分離技術(shù)，包括微濾、超濾、納濾及滲透等，通過過濾截留，選擇性地將水資源從復(fù)雜水體中穩(wěn)定、高效地分離出來，是近年來最受關(guān)注的污水回用技術(shù)之一。然而，膜污染問題始終制約著膜法水處理技術(shù)的進(jìn)一步推廣發(fā)展。膜污染主要由待分離料液中的溶解性有機(jī)物、懸浮顆粒或微生物等，在物理或化學(xué)作用下在膜的表面和孔隙內(nèi)發(fā)生吸附、沉積，造成膜孔堵塞所引起，從而導(dǎo)致膜通量降低和運(yùn)行能耗增加。為保證過濾過程的長期穩(wěn)定運(yùn)行，需要采用物理、化學(xué)等手段定期地對污染膜進(jìn)行清洗，不僅顯著增加能耗和藥劑成本，也會縮短濾膜壽命，進(jìn)一步增加運(yùn)行成本。

研究表明，膜的親疏水性強(qiáng)弱是影響膜污染發(fā)生發(fā)展的主導(dǎo)因素，疏水性越強(qiáng)，膜越容易受到污染。然而，現(xiàn)有有機(jī)膜材料普遍具有較強(qiáng)的疏水性，從而易引發(fā)膜污染。對有機(jī)膜表面進(jìn)行親水改性，以實(shí)現(xiàn)超親水的表面特性，具有從根本上控制膜污染的巨大潛力。在有機(jī)膜親水改性研究方面，現(xiàn)有的報(bào)道主要集中在膜基材與納米顆粒、兩性共聚物共混，以及膜表面通過物理或化學(xué)作用引入親水性物質(zhì)兩個(gè)方面。例如，徐志偉等人(授權(quán)公告號：CN 103084074 B)公開了一種親水性聚偏氟乙烯改性分離膜及其制備方法，將聚偏氟乙烯與質(zhì)量1％-5％氧化碳納米管與氧化石墨烯混合物進(jìn)行共混，制備親水性聚偏氟乙烯；李建華等人(授權(quán)公告號：CN 104548961 B)公開了一種親水性抗污染聚偏氟乙烯膜的制備方法，利用聚偏氟乙烯原膜表面的氟原子為引發(fā)點(diǎn)，采用原子自由基轉(zhuǎn)移聚合法在聚偏氟乙烯原膜表面接枝親水性抗污染單體；胡繼文(授權(quán)公告號：CN 103585901 B)公開了一種自組裝親水性聚砜膜及其制備方法和應(yīng)用，通過將兩親性二元分子刷與膜基材共混，由相轉(zhuǎn)移法得到在膜表面和膜孔分布親水官能團(tuán)的膜。文一波等人(授權(quán)公告號：CN 101879415B)公開了超親水型超濾膜的制作方法及設(shè)備，將新生膜放入射頻等離子發(fā)生器的醇化室內(nèi)，通入乙醇?xì)怏w，用生成的乙醇等離子體對所述新生膜進(jìn)行醇化處理，醇化處理后的新生膜即為超親水型超濾膜。

根據(jù)現(xiàn)有的研究結(jié)果，有機(jī)膜材料仍難以獲得超親水特性，所采用的改性材料和手段均比較有限。對有機(jī)膜進(jìn)行改性以實(shí)現(xiàn)超親水性具有巨大的應(yīng)用潛力和實(shí)用價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有膜分離技術(shù)中，有機(jī)膜容易被污染，從而導(dǎo)致運(yùn)行成本升高等問題，通過將納米類水滑石表面修飾技術(shù)、膜表面微納結(jié)構(gòu)構(gòu)建技術(shù)以及納米材料自組裝接枝技術(shù)進(jìn)行巧妙融合，實(shí)現(xiàn)了有機(jī)膜表面的超親水化，提供了一種基于納米類水滑石的超親水有機(jī)膜制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)提供含氨基官能團(tuán)的納米類水滑石懸浮液，基于懸浮液的總質(zhì)量，所述納米類水滑石的含量為0.1wt％-30wt％；

(2)提供表面帶有羧基官能團(tuán)的有機(jī)膜；

(3)將步驟(2)所述有機(jī)膜于室溫條件下浸泡于催化劑水溶液中，浸泡時(shí)間為15-30分鐘；

(4)將步驟(3)所述浸泡后的有機(jī)膜浸泡于步驟(1)所述納米類水滑石懸浮液中，經(jīng)過納米材料自組裝接枝反應(yīng)，得到超親水有機(jī)膜。