[發明專利]仿魚鰓結構的納米纖維復合薄膜、其制備方法及應用

在審

• 申請號: 202210839355.4
• 申請日: 2022-07-15
• 公開（公告）號: CN114950156A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 王錦;商苗苗
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所
• 主分類號: B01D69/12
• 分類號: B01D69/12;B01D67/00;B01D69/02;C02F1/44;C02F1/28
• 代理公司: 南京利豐知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 王茹

本發明公開了一種仿魚鰓結構的納米纖維復合薄膜、其制備方法及應用。所述制備方法包括：提供包含聚合物單體、混合溶劑的混合溶液；以納米纖維薄膜作為基底，使其浸潤于所述混合溶液中，并加入催化劑，得到混合反應體系；將所述混合反應體系進行原位聚合反應，使其中的聚合物單體在納米纖維薄膜的納米纖維表面原位聚合形成聚合物，聚合物包覆在納米纖維上，制得仿魚鰓結構的納米纖維復合薄膜。本發明制備的納米纖維復合薄膜具有仿魚鰓的微觀結構、高孔隙率、超親水性的特點，水在較低的壓力下可以快速透過該納米纖維復合薄膜，可用于制備便攜式水凈化裝置，與傳統的多層結構相比，該膜具有體積小、水通量大和凈化功能多樣等優點。

技術領域

本發明涉及一種納米纖維薄膜，具體涉及一種仿魚鰓結構的納米纖維復合薄膜及其制備方法，以及該納米纖維薄膜在凈化領域中的應用，屬于膜技術領域。

背景技術

在沒有集中飲用水供應的荒野地區，往往很難獲得安全、干凈的飲用水。為了使地表水的水質達到可飲用的標準，可采用物理、化學和生物的方法對其進行處理。飲用水常規處理技術主要包括混凝、沉淀、過濾和消毒等，常規處理技術可以很好的去除水中的懸浮物、膠體物質和病原體，但同時也有局限性，主要表現在對水中的重金屬離子和有機物的處理效果較差以及消毒單元會產生有毒有害的消毒副產物。因此，吸附、臭氧氧化、膜分離等深度處理技術得以發展。吸附技術中最常用的是活性炭，活性炭不但可以有效去除水中引起臭味的物質，也對芳香族化合物、多種農藥以及許多重金屬離子有較好的吸附效果。臭氧可以分解水中的多種有機物、除色、除臭，但是投加臭氧后如不加進一步處理，容易引起微生物的繁殖，因此臭氧氧化技術一般不單獨使用。膜分離技術是是一種新型的水處理技術，可通過選用不同的膜實現預定的分離效果，如微濾膜可以有效去除水中的懸浮顆粒、膠體物質和細菌；超濾膜可以去除相對分子量在300～300000之間的大分子、細菌、病毒和膠體微粒；反滲透膜的孔徑最小，除了水分子外，其他所有雜質顆粒和離子都不能通過反滲透膜；納濾膜可以截留二價以上的離子和其他顆粒。

很多膜技術，比如微濾膜、納濾膜和反滲透膜等已被廣泛應用于便捷水凈化的裝置中，但是它們也有缺陷，如某些膜材料在過濾時需要的壓力大且水通量較低，或凈化后的水質滿足不了直接飲用的要求。因此，在便捷水凈化領域仍有待解決的問題，其一是如何同時去除地表水中的致病細菌、懸浮顆粒物、可溶性重金屬離子以及染料等有機物，其二是如何使原水能夠在較低壓力下以高通量通過便捷水凈化裝置。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種高通量且具有吸附和過濾等多功能的仿魚鰓結構的納米纖維復合薄膜及其制備方法，以克服現有技術的不足。

本發明的又一目的在于提供前述仿魚鰓結構的納米纖維復合薄膜的應用，其可作為復合材料應用于便捷水凈化領域。

為實現前述發明目的，本發明采用的技術方案如下：

本發明實施例提供了一種仿魚鰓結構的納米纖維復合薄膜的制備方法，其包括∶

提供包含聚合物單體、混合溶劑的混合溶液；

以納米纖維薄膜作為基底，使其浸潤于所述混合溶液中，并加入催化劑，得到混合反應體系；

將所述混合反應體系進行原位聚合反應，使其中的聚合物單體在納米纖維薄膜的納米纖維表面原位聚合形成聚合物，聚合物包覆在納米纖維上，制得仿魚鰓結構的納米纖維復合薄膜。

在一些實施例中，所述聚合物單體包括聚吡咯、聚苯胺中的任意一種或者兩種的組合。

本發明實施例還提供了由前述制備方法制得的仿魚鰓結構的納米纖維復合薄膜。