[發(fā)明專利]一種導電正滲透膜及其制備方法和應用

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• 申請日: 2022-05-18
• 公開（公告）號: CN114931863A
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發(fā)明（設計）人: 馬聰;李倩倩;劉欣穎;李雅靜;田瑤瑤;王亮;趙斌;張朝暉
• 申請（專利權）人: 天津工業(yè)大學
• 主分類號: B01D69/10
• 分類號: B01D69/10;B01D69/02;B01D71/56;B01D67/00;C02F1/469
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 琪琛

本發(fā)明屬于水處理膜技術領域，公開了一種導電正滲透膜及其制備方法和應用，以管式煤基炭膜為支撐層，先通過真空抽濾的方法將聚多巴胺納米顆粒沉積在管式煤基炭膜的內(nèi)表面，再通過界面聚合在聚多巴胺納米顆粒表面制備連續(xù)的聚酰胺層，得到導電正滲透膜；導電正滲透膜能夠用于水處理中，例如作為水處理裝置或設備中的過濾膜。本發(fā)明制備得到的導電正滲透膜實現(xiàn)良好的導電性和化學穩(wěn)定性，能夠解決復合導電正滲透膜導電性差或?qū)щ娦圆环€(wěn)定的問題；其應用于污水處理領域，結合電化學作用，可以緩解正滲透膜污染，從而提高膜的性能，極具理論意義和應用價值。

技術領域

本發(fā)明屬于水處理膜技術領域，具體地說，是涉及一種導電正滲透膜及其制備方法和應用。

背景技術

正滲透技術由于其能耗低、出水水質(zhì)好等優(yōu)勢，被認定為緩解水資源短缺問題的最佳策略之一。目前，正滲透技術在海水淡化和廢水處理等領域被廣泛應用。但是，膜污染阻礙了正滲透技術在長期應用中性能的保持。因此，緩解膜污染是提升膜性能的主要方式之一。電化學耦合膜技術因其具有易于工藝控制、性能穩(wěn)定、環(huán)境友好等良好的特性，在控制膜污染方面受到越來越多的關注。

導電正滲透膜與電化學耦合在靜電作用和氧化作用下，對緩解膜污染具有顯著的效果。已有研究者提出，通過在正滲透基材或聚酰胺層表面引入導電材料來提升膜性能，但導電性或?qū)щ姺€(wěn)定性會影響膜性能的提升。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在拓寬導電正滲透膜的制備方法，提供了一種導電正滲透膜及其制備方法和應用，以具有導電性能的管式煤基炭膜為支撐層，先將聚多巴胺納米顆粒分散液抽濾到煤基炭膜的內(nèi)表面，然后通過界面聚合得到聚酰胺層，制備所得導電正滲透膜具有良好的導電性和穩(wěn)定性，與電化學技術相結合在污水處理過程中可以有效緩解正滲透膜的有機污染。

為了解決上述技術問題，本發(fā)明通過以下的技術方案予以實現(xiàn)：

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種導電正滲透膜的制備方法，以管式煤基炭膜為支撐層，先通過真空抽濾的方法將聚多巴胺納米顆粒沉積在所述管式煤基炭膜的內(nèi)表面，再通過界面聚合在所述聚多巴胺納米顆粒表面制備連續(xù)的聚酰胺層，得到導電正滲透膜。

進一步地，包括如下步驟：

(1)制備聚多巴胺納米顆粒分散液；

(2)制備聚多巴胺納米顆粒中間層：使步驟(1)得到的所述聚多巴胺納米顆粒分散液通過所述管式煤基炭膜，并通過真空抽濾將聚多巴胺納米顆粒沉積到所述管式煤基炭膜的內(nèi)表面；

(3)通過界面聚合在所述聚多巴胺納米顆粒表面制備連續(xù)的聚酰胺層。

更進一步地，步驟(1)中，所述聚多巴胺納米顆粒分散液的制備方法為：將鹽酸多巴胺粉末與Tris溶液相混合，得到鹽酸多巴胺溶液；將所述鹽酸多巴胺溶液震蕩0.5～1.5h，使鹽酸多巴胺發(fā)生氧化自聚合得到聚多巴胺溶液；將所述聚多巴胺溶液超聲分散得到所述聚多巴胺納米顆粒分散液。

其中優(yōu)選地，所述鹽酸多巴胺粉末基于100mL水的用量為0.1～0.2g；所述Tris溶液的濃度為0.05～0.2g/L，pH為8～9。

更進一步地，步驟(2)中，所述聚多巴胺納米顆粒在所述管式煤基炭膜的內(nèi)表面上的沉積量為0.4-1.3mg/cm²。

更進一步地，步驟(3)中，通過界面聚合在所述聚多巴胺納米顆粒表面制備連續(xù)的聚酰胺層的方法為：將步驟(2)所得膜豎直固定后，以1～5mL/min的流速使1％～7％質(zhì)量分數(shù)的間苯二胺溶液通過膜的內(nèi)表面，浸潤1～10min后去除表面多余的溶液；再以相同的流速使0.1％～0.3％質(zhì)量分數(shù)的均苯三甲酰氯溶液通過膜的內(nèi)表面反應1～5min；靜止一定時間后，將膜置于熱水浴中進行交聯(lián)；再將膜取出并依次置于次氯酸鈉溶液和亞硫酸氫鈉溶液中浸泡；隨后將膜再次置于熱水浴中，即得到所述的導電正滲透膜。