[發(fā)明專利]一種聚苯硫醚/多孔碳納米纖維復(fù)合膜及制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011041492.0
• 申請日: 2020-09-28
• 公開（公告）號: CN112337318B
• 公開（公告）日: 2022-12-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張寶忠;李振環(huán);張志全;楊雨強(qiáng);高路瑤;王彥寧;付會娟
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油化工股份有限公司
• 主分類號: B01D69/12
• 分類號: B01D69/12;B01D69/02;B01D67/00;B01D71/66;C02F1/44
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 王麗

本發(fā)明涉及一種聚苯硫醚/多孔碳納米纖維復(fù)合膜及制備方法。物料組成和百分含量包括稀釋劑40?80％；添加劑10?1％；碳納米纖維10?1％；聚苯硫醚40?18％。所制成的復(fù)合膜，平均孔徑為0.02?0.2um。本發(fā)明以耐酸堿、耐高溫和耐溶劑的聚苯硫醚為基膜材料，調(diào)節(jié)聚苯硫醚樹脂、稀釋劑、添加劑及多孔氟化、硝化或磺化碳納米纖維的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，制備聚苯硫醚/多孔碳納米纖維復(fù)合膜，通過結(jié)構(gòu)調(diào)控，大大提高了對工業(yè)廢水中抗生素類大分子、染料分子、重金屬的分離效率，解決了傳統(tǒng)聚苯硫醚膜分離效率低的問題，在工業(yè)廢水處理領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種聚苯硫醚/多孔碳納米纖維復(fù)合膜及制備方法。

背景技術(shù)

目前，在分離技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)，由于社會的發(fā)展和不斷進(jìn)步，膜分離技術(shù)逐漸進(jìn)入人們的視野。膜分離的核心是將膜作為一種介質(zhì)，選擇性地運(yùn)輸各種溶質(zhì)，分離的機(jī)理由不同溶質(zhì)的大小差異或溶質(zhì)和膜的界面作用所決定。膜技術(shù)作為一種十分成熟的工藝技術(shù)，已廣泛應(yīng)用于海水淡化、廢水處理、生物技術(shù)、紡織制造、氣體分離、食品等領(lǐng)域。在過去的幾十年關(guān)于膜的研究中，人們研究了多種膜材料，包括高分子聚合物膜材料、陶瓷膜材料、金屬膜材料及碳膜材料等。這些材料中，聚合物膜因?yàn)閮r格低廉易于制造等特點(diǎn)，占據(jù)主要市場。

由于現(xiàn)代工業(yè)的迅猛發(fā)展，產(chǎn)生了大量含酸、含堿或含有機(jī)溶劑的廢液和廢氣，常規(guī)膜材料在許多情況下已無法滿足對高溫或腐蝕性液體或氣體進(jìn)行濃縮和凈化分離的需要。聚苯硫醚(PPS)具有優(yōu)異的耐高溫、耐溶劑、耐酸堿等性能，將PPS材料應(yīng)用于分離膜領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)了該新型分離膜材料在有機(jī)化學(xué)品分離、海水淡化、腐蝕性污水處理等領(lǐng)域的應(yīng)用(RSC Adv.2017,7:10503；Desalin.Water Treat.2018,129:309；J.Hazard.Mater.2019,373:11；J.Membrane Sci.2018,556:107)。常規(guī)PPS膜為微孔膜，成膜過程難以調(diào)控，較大和不規(guī)則的孔道結(jié)構(gòu)以及親水性差，不利于染料和藥物等小分子化合物的過濾分離；中國專利CN108745007A公開了“一種聚苯硫醚砜/聚苯硫醚復(fù)合膜的制備方法”，用氧化劑處理聚苯硫醚膜，得到聚苯硫醚砜/聚苯硫醚復(fù)合膜，改善了膜的親水性。但該復(fù)合膜與純聚苯硫醚膜結(jié)構(gòu)相似,主要是微孔為主。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明擬解決的技術(shù)問題是，提供一種聚苯硫醚/多孔碳納米纖維復(fù)合膜的制備方法，實(shí)現(xiàn)PPS納米-微孔膜的制備，改善膜表面的親水性或疏水性,提高膜的截留或分離性能。

本發(fā)明解決所述技術(shù)問題的技術(shù)方案是，提供一種聚苯硫醚/多孔碳納米纖維復(fù)合膜的制備方法，具體步驟如下：

一種聚苯硫醚/多孔碳納米纖維復(fù)合膜，其制備膜的物料組成和百分含量如下：

一種聚苯硫醚/多孔碳納米纖維復(fù)合膜的制備方法，，其特征在于包括如下步驟：

(1)將占總物料質(zhì)量40-80％的稀釋劑和占總物料質(zhì)量1-10％的添加劑進(jìn)行混合，置于反應(yīng)器中加熱，形成透明溶液后加入占總物料質(zhì)量1-10％的多孔碳納米纖維，將反應(yīng)器浸入盛有50-90℃熱水的超聲波清洗機(jī)中，并不斷進(jìn)行機(jī)械攪拌，得到分散均勻的分散液；

(2)向步驟(1)中盛有分散液反應(yīng)器中，加入占總物料質(zhì)量10-40％的聚苯硫醚樹脂，通入惰性氣氛，排除空氣后加熱至150-300℃，得到均相的鑄膜液，靜置脫泡；

(3)將步驟(2)中的鑄膜液通過刮制形成聚苯硫醚/多孔碳納米纖維復(fù)合膜，將復(fù)合膜浸泡在萃取劑中，并加熱40-70℃，使稀釋劑完全溶出，制成具有多孔結(jié)構(gòu)的聚苯硫醚/多孔碳納米纖維復(fù)合膜。

所述的步驟(1)多孔碳納米纖維經(jīng)過單一硝化、磺化或氟化處理，或者經(jīng)過混合處理，變?yōu)槭杷曰蛴H水性多孔碳納米纖維。