[發明專利]一種二氧化硅-聚醚砜導電超濾膜的制備方法及其所得的超濾膜與應用

有效

• 申請號: 201910799727.3
• 申請日: 2019-08-28
• 公開（公告）號: CN110496543B
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發明（設計）人: 孫雪菲;劉琳娜;王曙光
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: B01D71/68
• 分類號: B01D71/68;B01D71/02;B01D69/02;B01D67/00;B01D61/14;C02F1/44;C02F1/467;C02F1/72;C02F103/34
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 張宏松

本發明涉及一種二氧化硅?聚醚砜導電超濾膜的制備方法及其所得的超濾膜與應用，本發明以親水碳纖維布作為導電膜基底，為制備穩定高效的導電膜提供了良好的載體，經預處理后，將二氧化硅溶膠以刮膜的方式與其結合，然后采用相轉化法將聚醚砜(PES)聚合于薄膜上，得到二氧化硅?聚醚砜導電超濾膜，二氧化硅以溶膠的形式涂覆在親水碳纖維布上，二氧化硅與親水碳纖維布結合牢固，并且不受電化學的影響，二氧化硅起修飾親水碳纖維布的作用，改善導電膜的親水性，二氧化硅利用其親水性使聚醚砜附著牢固，提高了二氧化硅?聚醚砜導電超濾膜的穩定性，經過8次循環后膜的性能基本保持不變，制備方法簡單，成本較低，避免造成二次污染，可大規模推廣利用。

技術領域

本發明涉及一種二氧化硅-聚醚砜導電超濾膜的制備方法及其所得的超濾膜與應用，屬于膜技術領域。

背景技術

抗生素是日常生活中接觸最為頻繁、使用最大的化學品之一。由于我國存在十分嚴重的抗生素濫用現象，在自然水體和飲用水中已經檢測到相對高濃度的抗生素物質，而抗生素的難降解性，可長期滯留于水體內，嚴重危害飲用水質且帶來重大公共衛生問題，造成巨大的環境污染，所以對于水體中的抗生素污染的解決迫在眉睫。

膜分離技術具有操作簡單、占地面積小，處理過程中無相變且不會產生新的污染物質、分離效果好等優點，近年來在水處理領域中得到廣泛應用。然而，在膜工藝發展過程中，膜污染問題制約其快速發展，同時膜技術的本身工藝特性，污染物往往截留于膜表面，不能夠進一步深度去除。結合電催化與膜過濾技術能夠在截留污染物的同時實現對污染物的降解去除，有效緩解膜污染。

電催化膜過濾技術是將膜分離工藝與電催化氧化相結合的新型膜分離技術。主要以物理化學性質穩定的導電多孔材料為基膜，并在基膜上涂覆具有電催化性能的納米材料，在低壓電場下通過電催化膜直接氧化或間接氧化產生的羥基(·OH)、超氧自由基(·O2-)以及過氧化氫(H2O2)等氧化劑將有機污染物分解。

膜分離當中常見的聚合物薄膜性能穩定，分離效果好，但由于其聚合物本身特性往往不具備導電性能，因此無法應用于電催化過程；另外，現有的電催化膜由于電化學的參與使得電催化膜的活性物質脫落，循環穩定性差，并且對抗生素處理效果差。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明提供一種二氧化硅-聚醚砜導電超濾膜的制備方法及其所得的超濾膜與應用，本發明制得的超濾膜穩定性好，經過8次循環后水通量及抗生素基本保持不變，循環性能好，并且對抗生素的去除效果高。

本發明的技術方案如下：

一種二氧化硅-聚醚砜導電超濾膜的制備方法，包括步驟如下：

1)親水碳纖維布的預處理步驟；

2)二氧化硅溶膠的制備，將質量濃度為36％-38％的濃鹽酸和去離子水的混合溶液與正硅酸四乙酯(TEOS)和無水乙醇的混合溶液混合均勻，50-70℃下加熱攪拌2-4h，然后經70-90℃下干燥0.5-2h后靜置20-26h，制得二氧化硅溶膠；

3)將二氧化硅溶膠以層層刮膜的方式結合到預處理后的親水碳纖維布(CF)上，70-90℃下固化20-40min，在親水碳纖維布上得到二氧化硅薄膜；

4)采用相轉化法將聚醚砜(PES)聚合于二氧化硅薄膜上，得到二氧化硅-聚醚砜導電超濾膜。

根據本發明優選的，步驟1)中，親水碳纖維布的預處理步驟具體如下：

將親水碳纖維布浸入丙酮、去離子水和無水乙醇的混合溶液中超聲20-40min后，經50-70℃干燥即得；所述混合溶液中，丙酮、去離子水和無水乙醇的體積比為1:1:1。

親水碳纖維布為現有技術，可市場購得。

根據本發明優選的，步驟2)中，所述正硅酸四乙酯、無水乙醇、去離子水和濃鹽酸的摩爾比為1:3-4:6-7:0.08-0.09。