[發明專利]一種導電聚合物/碳納米管復合納濾膜的制備方法及應用

有效

• 申請號: 201811552672.8
• 申請日: 2018-12-18
• 公開（公告）號: CN109603566B
• 公開（公告）日: 2022-01-04
• 發明（設計）人: 全燮;張海光;陳碩;于洪濤
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: B01D67/00
• 分類號: B01D67/00;B01D69/02
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪;隋秀文

1.一種導電聚合物/碳納米管復合納濾膜的制備方法，其特征在于，步驟如下：

(1)采用v/v為1:3的70wt.％濃硝酸和70wt.％濃硫酸的混合酸液對碳納米管進行氧化處理，在40～100℃下保溫30～120min；然后用高純水稀釋混合酸液，分離、干燥得到氧化碳納米管；隨后，配制氧化碳納米管的分散液，并將其真空抽濾到支撐層上，40～80℃烘干，得到碳納米管膜；

(2)將制備的碳納米管膜浸到導電聚合物對應的單體溶液中10～30min后，取出并去除表面額外的溶液，然后將碳納米管膜置于引發劑溶液中，于0～25℃反應5～30min以引發單體聚合，取出，再在0～25℃繼續反應4～24h，實現導電聚合物單體的化學氧化聚合；其中，導電聚合物為聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、各自對應的衍生物中的一種，濃度為0.01～0.5M；引發劑為過硫酸銨、重鉻酸鉀、碘酸鉀、三氯化鐵、四氯化鐵、過氧化氫、三氯化鋁、二氧化錳或過氧化苯甲酰，引發劑與導電聚合物對應的單體的摩爾比為1:0.5～2；

(3)將碳納米管膜浸漬于戊二醛的鹽酸溶液中交聯10～60min，清洗，自然干燥，得到導電聚合物/碳納米管復合納濾膜；其中，戊二醛在鹽酸溶液中的質量分數為0.5～5％，鹽酸溶液的濃度為0.1～2M。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述的導電聚合物對應的單體溶液中加入聚電解質，聚電解質為聚苯乙烯磺酸、聚丙烯酸、聚乙烯亞胺、聚(丙烯胺鹽酸鹽)或聚二烯丙基二甲基氯化銨，所述的聚電解質質量分數為導電聚合物對應的單體溶液的0～5％。

3.根據權利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，所述的碳納米管為單壁碳納米管、雙壁碳納米管或多壁碳納米管。

4.根據權利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中形成碳納米管膜所用的支撐層，為聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、酚酞型非磺化聚芳醚砜、聚醚砜、雙酚A型聚砜中的一種或兩種以上成分制成；碳納米管膜的厚度為0.05～0.5μm。

5.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中形成碳納米管膜所用的支撐層，為聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、酚酞型非磺化聚芳醚砜、聚醚砜、雙酚A型聚砜中的一種或兩種以上成分制成；碳納米管膜的厚度為0.05～0.5μm。

6.一種導電聚合物/碳納米管復合納濾膜的應用，其特征在于，所述的導電聚合物/碳納米管復合納濾膜與電相耦合來增強其分離性能，具體方法為：將制得的導電聚合物/碳納米管復合納濾膜封裝于膜組件內，作為工作電極，工作電極和對電極構成兩電極體系，通過金屬導線連接到外置的直流穩壓電源上，通過電源供電；將膜組件安置于膜過濾裝置中，考察納濾膜在電耦合條件下的分離性能。

7.根據權利要求6所述的應用，其特征在于，所述的對電極為鈦片、鈦網、不銹鋼片、不銹鋼網、石墨片或碳纖維布，工作電極和對電極間距為0.1～20mm。

8.根據權利要求6或7所述的應用，其特征在于，所述的工作電極和對電極間電壓范圍為不大于5V；工作電極上施加的偏壓為負偏壓或正偏壓。

9.根據權利要求6或7所述的應用，其特征在于，所述的膜過濾的運行方式為死端過濾或錯流過濾。

10.根據權利要求8所述的應用，其特征在于，所述的膜過濾的運行方式為死端過濾或錯流過濾。