[發(fā)明專利]自浮式去除有機(jī)染料及實現(xiàn)清潔水再生的MXene-CNT光熱復(fù)合膜及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110015189.1
• 申請日: 2021-01-06
• 公開（公告）號: CN112808024B
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王藝霏;尚雅鑫;李貝貝;徐晴;彭永臻
• 申請（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B01D71/02
• 分類號: B01D71/02;B01D69/12;B01D69/02;B01D67/00;C02F1/44;C02F1/28;C02F1/14;C02F101/30
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

本發(fā)明公開自浮式去除有機(jī)染料及實現(xiàn)清潔水再生的MXene?CNT光熱復(fù)合膜的其制備方法。其制備步驟包括：1)氫氟酸刻蝕制備MXene納米材料；2)稱取MXene、CNT粉末分別與超純水按照mg:mL＝1:1的比例混合，然后在超聲功率為20?25kHZ的條件下分別進(jìn)行10?15min的超聲處理；3)將以上分別超聲處理的兩種納米材料混合均勻后或按先后順序不同采用真空抽濾泵交替抽濾在用聚乙烯醇(PVA)浸泡8h以上的聚氨酯海綿基底膜上制備復(fù)合膜；4)將3)中制備好的復(fù)合膜放進(jìn)真空干燥箱40?50℃干燥8?12h；該復(fù)合膜對有機(jī)染料有較高的去除效率以及有較高的清潔水再生效率，復(fù)合膜的結(jié)構(gòu)性能穩(wěn)定性強(qiáng)，且易于再生，大大增加了復(fù)合膜的使用壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光熱吸附材料技術(shù)領(lǐng)域，具體的說，尤其涉及一種自浮式去除有機(jī)染料及實現(xiàn)清潔水再生的MXene-CNT光熱復(fù)合膜的制備。

背景技術(shù)

目前用于水體中去除有機(jī)污染物的方法由于其存在材料選擇性與透過性之間的矛盾、使用壽命短、清潔水回收率低、能耗高、濃縮水處置難等缺點(diǎn)，制約著其大規(guī)模推廣與應(yīng)用。因此，開發(fā)新型水處理膜材料和工藝，用于保證有機(jī)污染物的高效去除效率的同時，降低處理能耗和成本，有效實現(xiàn)污染水的再生和利用顯得尤為重要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種自浮式去除水體中的有機(jī)染料及實現(xiàn)清潔水再生的MXene-CNT光熱復(fù)合膜的制備方法，該復(fù)合膜具有較好的親水性，穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)性能，較高的清潔水蒸發(fā)效率，復(fù)合膜再生性能強(qiáng)，使用壽命長。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

自浮式去除有機(jī)染料及實現(xiàn)清潔水再生的MXene-CNT光熱復(fù)合膜的制備方法，其特征在于：

1)按照質(zhì)量比例1:1稱取CNT粉末和MXene粉末，分別與超純水按照mg:mL＝1:1的比例混合，并在20-25kHZ條件下分別進(jìn)行10-15min的超聲處理；MXene粉末由每克Ti3AlC2粉末使用20-30mL濃度為40-50wt％氫氟酸溶液刻蝕24h，離心處理，去除上層液體；使用脫氧水反復(fù)超聲，離心清洗沉淀，直至液體pH大于6后干燥得到；

2)將以上分別超聲分散的CNT懸濁液和MXene懸濁液混合均勻后進(jìn)行抽濾處理，或?qū)⒊暦稚⒌膬煞N懸濁液按照先后順序的不同交替進(jìn)行抽濾處理；形成三種不同結(jié)構(gòu)的MXene-CNT光熱復(fù)合膜；

3)放進(jìn)真空干燥箱內(nèi)，在40-50℃下干燥8-12h；復(fù)合膜每平方米所覆蓋納米材料的質(zhì)量為7-10g。

進(jìn)一步，抽濾前將基底膜放入2-5mg mL^-1的PVA粘合劑溶液中浸泡8h以上。

進(jìn)一步，由聚氨酯海綿做為基底膜。

所述一種去除有機(jī)染料及實現(xiàn)清潔水再生的MXene-CNT光熱復(fù)合膜制備，其特征在于CNT和MXene抽濾的先后順序會影響復(fù)合膜的微觀結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響微量復(fù)合膜進(jìn)行清潔水蒸餾的能力以及其處理污染物的能力。

本發(fā)明通過以下制備方法保證復(fù)合膜的穩(wěn)定性及親水性：

1)商業(yè)化購買聚氨酯海綿，超純水清洗去除雜質(zhì)；

2)將清洗干凈的聚氨酯海綿浸泡在2mg mL^-1的PVA中8h以上；

3)使用真空抽濾泵將納米材料抽濾在2)中處理過的聚氨酯海綿上；

4)抽濾完成后將復(fù)合膜放入真空干燥箱，在40-50℃下烘干8-12h。