[發(fā)明專利]一種抗污染光催化自清潔納濾膜及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910306585.2
• 申請日: 2019-04-16
• 公開（公告）號: CN110038457B
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發(fā)明（設計）人: 孫世鵬;邵丹丹;楊雯杰;王振遠;顧皓元;孔鎮(zhèn)洲
• 申請（專利權(quán)）人: 南京工業(yè)大學
• 主分類號: B01D71/82
• 分類號: B01D71/82;B01D67/00;B01D69/02;B01D71/56;C02F1/30;C02F1/44
• 代理公司: 南京新慧恒誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32424
• 代理人: 鄧唯

一種抗污染光催化自清潔納濾膜及其制備方法。本發(fā)明提出一種使用成本低廉的零維納米材料—碳量子點用于納濾膜改性的概念。該碳量子點改性后的納濾膜在對二價鹽保持高截留的同時，使水通量有了明顯的提升，表現(xiàn)出了較強的抗?jié)獠顦O化能力。同時，具有光催化活性的碳量子點對納濾膜進行改性后，使納濾膜在可見光下具有了自清潔性能。在提升納濾膜性能的同時，可以降解吸附在膜表面的有機物，表現(xiàn)出了較強的自清潔能力。能夠從實質(zhì)上拓寬納濾膜的應用范圍，延長使用壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種碳量子點改性的自清潔納濾膜及其制備方法，屬于膜分離材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著社會的飛速發(fā)展，環(huán)境污染問題越來越受到人們的關(guān)注。尤其是工業(yè)廢水的排放，已成為制約社會可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵瓶頸。膜技術(shù)作為一種低能耗，不需其他化學試劑，對環(huán)境友好的獨特優(yōu)點在環(huán)境治理方面扮演著重要角色，尤其是在物料分離以及水處理方面的應用備受青睞。納濾膜是一種介于超濾和反滲透之間的一種水處理技術(shù)，平均孔徑在1-2 nm之間，主要應用在二價鹽的分離和其他小分子物質(zhì)的分離過程中。

目前，納濾膜面臨的主要問題是通量低、適用范圍受限，易污染等。傳統(tǒng)納濾膜的通量不高，同時，在處理含有廢水時容易受濃差極化的影響通量降低，同時在處理含有小分子有機物的廢水時，膜的表面及膜孔內(nèi)容易被污染，直接影響納濾膜的性能，提升水處理成本。因此通過對膜進行改性來制備高通量、高處理技術(shù)，具有長期穩(wěn)定性的自清潔納濾膜。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出了一種高通量，高離子選擇性的光催化自清潔納濾膜，同時提出使用低成本、低毒的納米材料構(gòu)筑快速傳輸通道的自清潔過渡層的理念。利用碳量子點對納濾膜進行改性后，通過利用具有光響應，能夠在外界光源的刺激下降解有機物的碳量子點來制備高通量、高截留率、高選擇性的自清潔納濾膜。

本發(fā)明的第一個方面，提供了：

一種光催化自清潔納濾膜，是由基膜、保護層、碳量子點過渡層、選擇分離層依次復合而成。

在一個實施方式中，所述的保護層是由多巴胺聚合反應得到的。

在一個實施方式中，所述的選擇分離層的材質(zhì)為聚酰胺。

本發(fā)明的第二個方面，提供了：

光催化自清潔納濾膜的制備方法，包括如下步驟：

第1步，提供基膜；

第2步，在基膜的表面制備出保護層；

第3步，在保護層的表面制備出碳量子點過渡層；

第4步，通過界面聚合的方法在碳量子點過渡上制備出選擇分離層。

在一個實施方式中，基膜材質(zhì)可以選自聚醚砜（PES）、聚丙烯腈（PAN）、聚偏氟乙烯（PVDF）等。

在一個實施方式中，第2步中的保護層通過將基膜浸于多巴胺溶液中，并使多巴胺自交聯(lián)反應得到；多巴胺在水溶液中的濃度范圍是0.1～0.4 %，優(yōu)選是0.2 %，常溫反應20min。

在一個實施方式中，第3步是通過將第2步得到的膜浸于碳量子點的水分散液中，使碳量子點負載于膜表面得到；碳量子點的濃度0.1～5 %，在水分散液中還含有活化劑和NaOH。

在一個實施方式中，活化劑是2-氯-1-甲基碘代吡啶。

在一個實施方式中，第4步是通過胺類單體與酰氯類單體通過界面聚合法制備得到。

在一個實施方式中，胺類單體是哌嗪，胺類單體濃度0.1-5 %；酰氯類單體是均苯三酰氯，酰氯類單體濃度0.1-5 %。