[發明專利]一種抗污染的納米復合中空纖維膜的制備方法

有效

• 申請號: 202110624975.1
• 申請日: 2021-06-04
• 公開（公告）號: CN113304628B
• 公開（公告）日: 2022-11-01
• 發明（設計）人: 唐宇攀;宋巖偉;鮑士彪
• 申請（專利權）人: 徐州禹慧環境科技研究院有限公司
• 主分類號: B01D71/68
• 分類號: B01D71/68;B01D71/02;B01D69/12;B01D69/08;B01D67/00;B01D61/14
• 代理公司: 重慶壹手知專利代理事務所(普通合伙) 50267
• 代理人: 彭啟強

本發明屬于超濾膜技術領域，具體涉及一種抗污染的納米復合中空纖維膜的制備方法，其包括以下步驟，S1：凝膠溶液制備：S11：將氧化石墨中加入N?甲基?2?吡咯烷酮，進行超聲處理2小時形成穩定氧化石墨懸浮液；S12：將一定量的1?甲基煙酰胺氯化物溶解在N?甲基?2?吡咯烷酮中，然后加入部分磺化聚苯砜聚合物，形成稀聚合物溶液；S13：將所述S11中得到的氧化石墨懸浮液與S12得到的稀聚合物溶液攪拌混合，使氧化石墨納米片均勻分散在稀聚合物溶液中，然后加入剩余的磺化聚苯砜聚合物；S14：待1?甲基煙酰胺氯化物、氧化石墨和磺化聚苯砜聚合物完全溶解后，在烘箱中加熱至80℃反應1小時，得到反應液，并將該溶液稱為MGO；S2：制備中空纖維膜。

技術領域

本發明屬于超濾膜技術領域，具體涉及一種抗污染的納米復合中空纖維膜的制備方法。

背景技術

在廢水處理行業中，浮選、吸附、絮凝等方法是較為傳統的處理方法，而膜過濾則是一種新型的節能經濟的處理方法。如今含油廢水日益增多，為了滿足相關廢水的排放要求，開發防污膜則是當務之急。由于膜污染一般是由于溶質與膜的物理化學和生物性質的復雜相互作用引起的，因此在對操作條件的優化外，對膜材料的分子設計是膜防污的另一種途徑。多項研究表明，在增加膜的親水性的情況下，膜表面會吸引一定水分子來形成水化層，從而減少污染性分子與膜表面的黏附。這種機制是通過抑制溶質顆粒在膜表面或膜孔內的沉積的方法來提高膜的抗污染性能。

通過將親水性無極納米粒子并入聚合物基質內來制備有機-無機復合膜是一種簡單的提高膜親水性的方法。在各種親水性材料中，氧化石墨烯(GO)具有獨特的化學、物理和機械性能，從而受到更多人的關注。近年來，很多研究者都對氧化石墨烯再不同聚合物基體中的作用及其再超濾過程中的防污性能做研究。Wang、Zhao等人發現在聚偏二氟乙烯(PVDF)中摻入GO納米片可以顯著提高通量回收率(FRR)，表明其抗污染性能得到了改善。在聚醚砜(PES)–GO和聚砜(PS)–GO復合膜中觀察到類似的結果。Yang等人。以及Yu等人。介紹了支化聚乙烯亞胺改性GO粒子在PES膜中的應用。他們發現接觸角顯著減小，但FRR略有增加，這可能是由于填料造成的膜表面更粗糙。同樣，為了使GO顆粒在有機溶劑中均勻分散，使用有機硅烷和異氰酸酯處理GO顆粒。在蛋白質分離過程中，由于GO修飾增加了親水性、較高的負zeta電位和較低的表面粗糙度，FRR增加。此外，還研究了GO與其它無機粒子的協同作用。例如，Zhang等人。發現長而曲折的氧化碳納米管(OMWCNTs)可以有效地減輕GO的團聚，因為OMWCNTs可以橋接相鄰的GO，提高填料的分散性。結果表明，GO-OMWCNTs改性膜具有很高的潤濕性，能有效防止膜表面結垢。

盡管用于超濾應用的GO-incorporated復合膜在防污性能方面已經有了顯著的改進，但它們的一些缺點需要仔細加以解決。主要原因是GO顆粒在聚合物基體中的分散性差，這是由于二者之間的界面相互作用較弱。除了有限的情況外，大多數的工作都未能提供關于GO納米片與聚合物基體之間界面相互作用的有用見解。此外，表面粗糙度是污垢形成的另一個重要因素，因為污垢會被物理地困在粗糙表面的山谷中。研究發現加入GO顆粒后，表面粗糙度增加，從而會削弱抗垢性能。

發明內容

針對上述背景技術所提出的問題，本發明的目的是：旨在提供一種抗污染的納米復合中空纖維膜的制備方法，其通過引入1-甲基煙酰胺氯化物(MNA)來改善GO納米片與磺化聚苯砜(sPPSU)聚合物之間的界面相互作用，從而改善GO嵌入納米復合中空纖維膜的性能，最終達到提高GO在聚合物中的分散性，以達到膜抗污性的提高。

為實現上述技術目的，本發明采用的技術方案如下：

一種抗污染的納米復合中空纖維膜的制備方法，其包括以下步驟，

S1：凝膠溶液制備：

S11：將氧化石墨中加入N-甲基-2-吡咯烷酮，進行超聲處理2小時形成穩定氧化石墨懸浮液；