[發明專利]一種多功能生物基復合微孔膜及其制備方法

有效

• 申請號: 202010172926.4
• 申請日: 2020-03-12
• 公開（公告）號: CN111346523B
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發明（設計）人: 熊竹;楊洋;胡春
• 申請（專利權）人: 廣州大學
• 主分類號: B01D71/48
• 分類號: B01D71/48;B01D71/02;B01D69/12;B01D69/10;B01D69/02;B01D67/00;C02F1/44;C02F1/70;C02F101/30;C02F101/32
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 顏希文

本發明公開了一種多功能生物基復合微孔膜及其制備方法，屬于水處理和凈化領域。本發明多功能生物基復合微孔膜主要由分離層和支撐層組成，其中，分離層主要由納米材料和添加劑混合后制備而成，具有可截留染料小分子的三維結構；支撐層包括立構復合聚乳酸微孔膜以及負載在該立構復合聚乳酸微孔膜中的具有催化性能的貴金屬納米粒子，實現了對污水體系中的芳香化合物的快速降解。在分離層和支撐層的協同作用，本發明多功能生物基復合微孔膜相比現有技術中的微孔膜能夠更穩定高效的處理污水中的染料分子和芳香化合物，同時其制備工藝簡單，操作方便，具有十分重要的科學和應用前景。

技術領域

本發明屬于水處理和凈化領域，具體涉及一種具有分離與催化性能的多功能生物基復合微孔膜及其制備方法。

背景技術

水污染和水資源短缺正在成為世界經濟和社會可持續發展面臨的重大挑戰。紡織品染色過程中排放了大量各種染料污染的廢水，這種染料廢水對生態環境污染嚴重的。而且許多染料本質上是有毒的，具有潛在的致癌和遺傳毒性作用。然而，染料的處理已經被證明是相當難以處理的，因為大多數商業染料具有復雜的芳香族結構，很難降解脫色。因此，從印染污水中去除染料分子具有至關重要的環境意義。

在大多數情況下，納濾膜能從廢水中分離染料分子(200-1000道爾頓)，具有高的去除效率，使水、染料和其他有價值廢物成分能再利用。但是由于染料分子的聚集和同時的濃度極化，納濾膜面臨嚴重的污染，導致滲透通量顯著的下降。相比之下，微/超濾膜具有高通量、低操作壓力和抗污染性能。但微/超濾膜由于孔徑大于染料分子，對染料分子無法截留。目前，主要的方法是通過在聚合物微孔膜表面共沉積鄰苯二酚和聚乙烯亞胺(WZ Qiu,et al.Journal of Materials Chemistry A,2015,3:14438–14444)，但只能對陰離子類的染料實現快速去除，膜污染問題嚴重，處理染料能力下降。通過加入光催化性能的納米二氧化鈦到膜體內(RA Damodar,et al.Journal of Hazardous Materials,2009,172:1321–1328)并紫外光照射下處理染料廢水。但是無機的光催化納米粒子與聚合物膜之間的結合性差。因此，需要制備出高效處理染料分子的聚合物膜。而傳統的聚偏氟乙烯、聚砜、聚醚砜、聚四氟乙烯等石化基聚合物材料難以降解，容易造成白色污染。

最近，很多納米材料如石墨烯、氧化石墨烯、石墨相氮化碳及COF逐漸應用于水處理與凈化領域。由于這些納米材料具有獨特的片狀結構，可以組裝成具有納米通道的三維膜結構，在水處理領域具有靈活的結構、卓越的分離性能、極佳的熱穩定性以及納米級流體等優勢。用納米材料組裝成膜分離層，對小分子有很好的截留效果。

同時，污水中尺寸較小的劇毒性的芳香化合物，如對硝基苯酚給水資源帶來了巨大的污染，也是水處理方面的一個難題。很多貴金屬納米粒子如金、銀及鈀對芳香化合物有很好的催化還原性能。

因此，基于以上原因，有必要開發一種能夠同時去除水中染料小分子和芳香化合物的生物基多功能水過濾復合膜。

發明內容

為解決上述現有技術中存在的缺點和不足，本發明的目的在于提供一種多功能生物基復合微孔膜及其制備方法。

第一方面，本發明提供了一種多功能生物基復合微孔膜，其主要由分離層和支撐層組成，其中，所述分離層主要由納米材料和添加劑混合后制備而成，所述支撐層包括立構復合聚乳酸微孔膜以及負載在所述立構復合聚乳酸微孔膜中的貴金屬納米粒子。