[發明專利]一種自清潔復合超濾膜及其制備方法

有效

• 申請號: 202110526382.1
• 申請日: 2021-05-14
• 公開（公告）號: CN113262645B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 桑靜婷;李佳和;翟敏杉;徐暢;劉新宇;張春芳
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: B01D69/12
• 分類號: B01D69/12;B01D67/00;B01D69/02;B01J23/06;B01J35/10;C02F1/44;C02F1/30;C02F1/32;C02F101/30;C02F101/38
• 代理公司: 無錫華源專利商標事務所(普通合伙) 32228
• 代理人: 孫建

本發明公開了一種自清潔復合超濾膜，所述自清潔復合超濾膜的制備方法包括如下步驟:(1)復合量子點的制備；(2)聚偏氟乙烯膜的制備；(3)自清潔復合超濾膜制備；本發明利用GOQDs改性氧化鋅，制得以納米氧化鋅為核，量子點為外殼的雙功能復合粒子，使其具有光催化作用和良好的親水性。最終使得PVDF膜的使用壽命被延長，能夠高效率的處理含牛血清蛋白的廢水，這在一定程度上保護了水生生態環境，緩解了水資源短缺的問題。

技術領域

本發明涉及膜分離與光催化技術領域，尤其是涉及一種自清潔復合超濾膜及其制備方法。

背景技術

膜分離技術是一門在物質分離和提純上的新型技術手段，與傳統方法相比，膜分離技術兼具分離、濃縮、純化與精制等功能，又有高效、節能、環保等優點。目前已成為主要的處理工業廢水的技術之一。但是，實際應用中，由于膜分離系統的結構復雜和操作條件惡劣，膜污染是限制膜技術推廣的主要因素。污水中的蛋白質、色素、藥物、多糖等有機大分子污染物易吸附在疏水性膜表面，形成濾餅層堵塞膜孔，造成膜的分離性能下降，操作能耗提升，費用增加。

針對膜表面易受污染這一問題，結合光催化等高級氧化技術，在對膜進行親水化改性的同時，對膜表面的污染物進行有效降解。是解決膜污染問題的有效方法，已成為膜材料改性研究的熱點之一。近年來，國內外學者采用抽濾-界面聚合法、溶膠凝膠法、共混法、表面礦化法等制備出了具有光催化自清潔效果的超濾膜。如CN106693730A將非金屬多摻雜nTiO₂與聚醚砜共混，之后采用傳統的干－濕法紡絲工藝制備出可見光催化中空纖維超濾膜。然而在共混改性中，非金屬多摻雜nTiO₂被包裹在聚合物材料中，接受的有效光照不足，使得其光催化性能明顯下降。并且通過干－濕法紡絲工藝負載的非金屬多摻雜nTiO₂與膜結合不牢固，光催化劑的流失會導致膜的抗污染性能下降，并產生二次污染。CN106807257A報道了金屬摻雜g-C₃N₄與聚醚砜共混制得鑄膜液，采用傳統的干－濕法紡絲工藝制備出可見光催化中空纖維超濾膜。但是金屬摻雜g-C₃N₄制備過程復雜，成本高昂。制備需要在高溫、強堿等條件下長時間反應，難以工業化應用。CN102989329A將含銀離子鹽溶解于溶劑中，加入TiO₂納米顆粒使其分散，攪拌、超聲一定時間后得到均相分散的鑄膜液。之后將鑄膜液流延相轉化得到含有Ag/TiO₂改性的偏氟乙烯超濾膜。該超濾膜雖然具有一定的光催化抗菌效果，但是由于光催化劑TiO₂對可見光區的吸收只有5％左右，只有紫外光催化性能。并且聚合物膜在紫外光的長期照射下會導致膜的老化，嚴重限制了Ag/TiO₂改性偏氟乙烯超濾膜的實際應用。CN108159888A則將制得的溶膠溶液與鑄膜液混合，在無紡布上通過浸沒沉淀法制得了基膜。之后再用改性溶液浸涂，在基膜表面發生交聯反應，接枝上了TiO₂層。但是該膜的降解只能在紫外波段進行。使用場景仍有限制。CN106582331A將制備得到的N-TiO₂/GO顆粒通過抽濾法負載在超濾膜上，制備了在可見光波段具有光催化性能的超濾膜，但是由于顆粒與基膜之間缺少強有力的相互作用，長期使用中會存在顆粒流失的問題。且顆粒的制備過程復雜，不易工業化應用。

由上述可知，目前國內外光催化分離膜的研究尚處于實驗室研究階段，光催化自清潔超濾膜的制備工藝復雜，難以實現產業化。

發明內容

針對現有技術存在的上述問題，本發明申請人提供了一種自清潔復合超濾膜及其制備方法。本發明利用石墨烯量子點改性氧化鋅，制得以納米氧化鋅為核，石墨烯量子點為外殼的雙功能復合粒子，使其具有光催化作用和良好的親水性。最終使得聚偏氟乙烯膜的使用壽命被延長，能夠高效率的處理含有機物的廢水，有助于水體生態環境保護，并緩解水資源短缺的問題。

本發明的技術方案如下：

一種自清潔復合超濾膜，所述自清潔復合超濾膜的制備方法包括如下步驟: