[發明專利]一種針對液-液膜萃取過程的納米纖維復合膜及其制備方法

在審

• 申請號: 202010073105.5
• 申請日: 2020-01-22
• 公開（公告）號: CN111871226A
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 廖園;黃津輝;田玉曉
• 申請（專利權）人: 南開大學
• 主分類號: B01D69/12
• 分類號: B01D69/12;B01D69/10;B01D69/02;B01D67/00;B01D61/24;B01D71/70;C02F1/44;D04H1/728;D04H1/4374;C02F101/30
• 代理公司: 沈陽晨創科技專利代理有限責任公司 21001
• 代理人: 張晨

本發明公開了一種針對液?液膜萃取過程的納米纖維復合膜及其制備方法，該納米纖維復合膜由PVDF/無紡布納米纖維支撐層和PDMS選擇層構成的多層膜結構，其中PVDF/無紡布納米纖維支撐層是通過靜電紡絲在無紡布上形成PVDF納米纖維，后經熱壓處理，形成高孔隙率PVDF/無紡布納米纖維支撐層。通過靜電噴霧打印技術在PVDF/無紡布納米纖維支撐層上制備PDMS選擇層。本發明中制備的應用于液?液膜萃取過程的具有三層結構的PDMS/PVDF/無紡布納米纖維復合膜，可有效提高復合膜的有機物傳質效果，同時具備優異的選擇性、優異的長期穩定性和優異耐腐蝕性能。

技術領域

本發明屬于高鹽度有機廢水處理領域，具體涉及了一種針對液-液膜萃取過程的高傳質系數、高截留率、耐腐蝕性的納米纖維復合膜及其制備方法。

背景技術

化工、制藥、石化、冶煉、造紙、焦化、食品制造等企業產生的工業廢水通常具有鹽度高、pH極端、含大量難降解有毒有機物等特點。因此，該類廢水在排入天然水體或城市污水管網前需要進行處理。高鹽度有機廢水中常含有的酚類、酚類化合物、農藥、抗生素等難降解有機物，即使在低濃度的情況下也會對生態系統造成危害。處理該類廢水的傳統物理和化學方法，如吸附和高級氧化等，已被用來去除或降解該類廢水中的難降解有機污染物。然而，傳統方法通常需要對廢水進行預處理，且具有成本高、能耗高、經濟性低、設備龐大等弊端，另外還面臨二次處理等問題。此外，高鹽有機廢水中的苯酚等有機組分具有很高的工業價值，應該從廢水中得到回收。因此，必須通過經濟有效、可靠性強的環境友好型技術將此類難降解有機物與高鹽廢水進行分離。

液-液膜萃取過程(aqueous-aqueous membrane extractive process)是是一種從高鹽度難降解有機廢水中回收高價值有機物的理想方法。它是以萃取膜為分離介質，以膜兩側目標有機物的濃度差為推動力的膜分離過程。在這個過程中，一個致密無孔半透膜將廢水(通常具有如高鹽度、強酸性或強堿性和腐蝕性等特點)與接收溶液(如蒸餾水)分隔開，在膜兩側有機濃度梯度的驅動下，廢水側的目標有機物通過溶解-擴散機制在致密膜上擴散，最終釋放到接收溶液中，而廢水側的無機鹽及水等都無法通過膜。整個液-液膜萃取過程可以在溫和的條件(常溫、常壓)下進行，無需對廢水進行預處理。因此，液-液膜萃取過程是一種經濟可行的處理工業廢水和回收有機物的方法。

盡管液-液膜萃取法具有諸多優點，但由于目前缺乏具有高有機物傳質效率、優異的選擇性、優異的長期穩定性和優異耐腐蝕性能的萃取膜，其在實際應用中的進展仍然受到嚴重阻礙。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供了一種具有高有機物傳質效率、優異的選擇性和優異的長期穩定性的納米纖維復合膜及其制備方法，為提高復合膜的有機物傳質系數及截留率，本發明通過靜電紡絲以及靜電噴涂打印的方法制備了具有三層結構的聚二甲基硅氧烷(PDMS)/聚偏氟乙烯(PVDF)/無紡布納米纖維復合膜。針對液-液膜萃取過程，通過靜電紡絲法在無紡布支撐層上構建具有雙層結構的PVDF納米纖維支撐層，通過靜電噴霧打印技術在PVDF/無紡布支撐層上支配PDMS選擇層，并通過該技術實現了對PDMS選擇層厚度的精準控制。通過該方法制備針對液-液膜萃取過程的三層結構復合膜，可有效提高復合膜的傳質效果且長期穩定性和耐腐蝕性能良好，為高效復合萃取膜的制備提供一種可靠的新方法，推動液-液膜萃取技術在實際中的應用。

為達到上述目的，本發明通過一些技術方案獲得:

一種針對液-液膜萃取過程的納米纖維復合膜，該納米纖維復合膜由PVDF/無紡布納米纖維支撐層和PDMS選擇層構成的多層膜結構，其中PVDF/無紡布納米纖維支撐層是通過靜電紡絲在無紡布上形成PVDF納米纖維，后經熱壓處理，形成高孔隙率PVDF/無紡布納米纖維支撐層。