[發(fā)明專利]凹凸棒石在提高聚偏氟乙烯超濾膜過濾通量中的應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810768133.1
• 申請(qǐng)日: 2017-04-13
• 公開（公告）號(hào): CN108993171B
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周守勇;薛愛蓮;趙宜江;李梅生;張艷;張莉莉;邢衛(wèi)紅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 淮陰師范學(xué)院
• 主分類號(hào): B01D71/34
• 分類號(hào): B01D71/34;B01D71/02;B01D69/06;B01D69/02;B01D67/00;C02F1/44
• 代理公司: 南京正聯(lián)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32243
• 代理人: 鄧唯

本發(fā)明涉及凹凸棒石在提高聚偏氟乙烯超濾膜過濾通量中的應(yīng)用，屬于膜分離材料技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明中，利用凹凸棒石優(yōu)異的載體性能，通過化學(xué)鍵合作用將類石墨相氮化碳分散固載在凹凸棒石表面上，避免了類石墨相氮化碳的團(tuán)聚及難分離等不足，而且均勻分散固載在凹凸棒石表面的類石墨相氮化碳具有光催化性能，處于超濾膜表面和本體的類石墨相氮化碳使所制膜具有光催化性能，實(shí)現(xiàn)光催化過程與膜分離的耦合，使膜具有抗污染及自清潔性能，提升膜分離過程的經(jīng)濟(jì)性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明專利申請(qǐng)是專利申請(qǐng)?zhí)枮?017102390068，名稱為《一種抗污染自清潔聚偏氟乙烯平板超濾膜及其制備方法和應(yīng)用》的分案申請(qǐng)。本發(fā)明涉及凹凸棒石在提高聚偏氟乙烯超濾膜過濾通量中的應(yīng)用，屬于膜分離材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

近年來，以聚偏氟乙烯( PVDF) 為主材料制備超濾膜倍受關(guān)注，PVDF 材料具有機(jī)械性能優(yōu)良、化學(xué)性能穩(wěn)定、抗酸堿腐蝕、制備工藝簡(jiǎn)單、 成本較低等諸多優(yōu)點(diǎn)。但是PVDF的表面能極低，疏水性較強(qiáng)，導(dǎo)致其成膜后水通量較低，在使用過程中截留物易吸附在膜表面及膜孔內(nèi)致使膜孔堵塞，使膜體抗污染，通量衰減很快，降低了膜的使用壽命，并且清洗十分困難。所以，為擴(kuò)大 PVDF 膜的應(yīng)用范圍與使用壽命，提高 PVDF 膜 的親水性能、避免膜污染顯得尤為重要。

目前，對(duì)PVDF膜改性的方法主要有表面改性和共混改性兩大類。表面改性主要有表面涂覆和表面接枝。前者操作簡(jiǎn)單但改性劑在膜使用過程中易流失，且脫落的改性物質(zhì)也會(huì)對(duì)膜造成污染；后者需后處理且改性不夠均勻，甚至?xí)氯？祝瑩p害膜性能。共混改性則是在制備鑄膜液過程中完成膜改性，不需繁瑣的后處理過程，且改性劑能同時(shí)覆蓋膜表面和膜孔內(nèi)壁，不會(huì)引起膜結(jié)構(gòu)的破壞。常見的共混劑有三種：親水性聚合物、雙親聚合物、無機(jī)納米粒子。

近年來，無機(jī)納米粒子備受青睞，由于無機(jī)納米粒子親水但不溶于水，可以避免其從膜材料中流失且操作簡(jiǎn)單，改性均勻，效果持久，將無機(jī)納米粒子與高分子膜材料共混，既能改善膜結(jié)構(gòu)，又能使其兼具高分子膜的韌性及無機(jī)膜的耐高溫性。但是，無機(jī)納米粒子比表面積較大，很容易團(tuán)聚在一起，且親水性的無機(jī)納米粒子與高分子膜材料相容性差。傳統(tǒng)無機(jī)納米粒子（Al₂O₃，TiO₂等）在膜制備和使用中易發(fā)生脫落，影響膜的性能和改性效果。碳納米管等一維納米材料可通過高分子鏈的纏繞提高自身穩(wěn)定性，但其成本較高。中國(guó)發(fā)明專利（CN201410439685.X）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(fù)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(dú)特的納米纖維結(jié)構(gòu)及其與聚偏氟乙烯形成的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)有效改善聚偏氟乙烯超濾膜的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度，同時(shí)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。

近年發(fā)展起來的將光催化和膜分離耦合的技術(shù)能利用光催化劑對(duì)污染物質(zhì)進(jìn)行氧化降解使得膜污染引起的膜通量下降問題得以解決或者減輕，賦予膜自清潔性能。在眾多光催化劑中類石墨相氮化碳g-C₃N₄作為一種廉價(jià)、穩(wěn)定、具有良好可見光響應(yīng)的聚合物半導(dǎo)體光催化劑，越來越受到人們的廣泛關(guān)注。但是，在現(xiàn)有的g-C₃N₄ 光催化體系中，都需要催化劑分散在溶劑中并與目標(biāo)物充分接觸，活性粒子經(jīng)催化劑表面作用于目標(biāo)物，所以g-C₃N₄的比表面積和微觀形貌也影響了其光催化性能。將g-C₃N₄聚合物通過化學(xué)鍵合作用牢固負(fù)載在其它載體上，可獲得高效、穩(wěn)定的耦合型g-C₃N₄復(fù)合材料。CN106179447A公開了一種強(qiáng)耦合型凹凸棒土-KHX-g-C3N4復(fù)合材料的制備方法，強(qiáng)耦合型凹凸棒土-KHX-g-C3N4復(fù)合材料具有良好的催化性能。在共混改性中，由于納米顆粒被包裹在高分子膜材料中，嚴(yán)重影響其光催化性能的發(fā)揮，而相比于共混改性，利用納米顆粒原位植入對(duì)超濾膜表面進(jìn)行改性能使納米顆粒曝露在膜表面，與污染物質(zhì)直接作用，但是納米顆粒的植入只改變了超濾膜的表面形貌，對(duì)其本體的結(jié)構(gòu)和性能沒有改善。

發(fā)明內(nèi)容