[发明专利]一种新型功能电响应导电聚苯胺智能膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于环保和电化学领域，涉及一种新型功能电响应导电聚苯胺智能膜及其制备方法。采用本发明所涉及方法制备的智能膜，通过施加电压调节膜的选择透过性，从而在线清除膜污染，是一种结构和性能可控的绿色环保膜材料，而且该智能膜制备简单、成本低、导电性能好、具有较好的耐污染能力和高清洗效率，在水质和空气净化方面具有良好的应用前景。

背景技术

面对日益严峻的水资源紧缺以及雾霾污染等环境问题，寻求高效节能的水处理以及气体净化技术是解决环境危机的有效途径。膜技术由于高效节能、操作简单、易于控制等优点，目前已广泛应用于废水处理以及气体净化等领域。然而，膜污染是制约膜技术广泛应用的重要性因素。

膜污染可缩短膜的使用寿命，降低污染物的处理效率，增加使用成本等。常规膜污染的预防措施主要是优化膜操作参数、改进膜组件的结构以及改变膜表面的性质等，然而这些常规的处理方式不能从根本上解决膜污染问题。适宜的离线化学清洗以及长时间的间歇式在线化学清洗仍然是保障分离膜稳定运行的必要手段，但是低效率的清洗方式也同样制约着膜污染的处理效率。针对上述问题，开发智能性膜材料，可自动调节膜的选择透过性，并在线清除膜污染，具有重要的意义。

本发明制备的功能电响应导电聚苯胺智能膜，在电压作用下膜材料的性能、分子链结构以及膜表面的电荷发生变化，从而引起膜内部自由空间的变化以及改变膜与污染物的相互作用，从而使污染物从膜表面以及膜内部脱离，达到在线清除膜污染的目的。相比于pH和温度响应，电响应的响应速度快，可在短时间内实现通量的快速恢复，大大提升膜的清洗效率。该发明将膜技术与电化学结合，通过电压来在线清除膜污染，提供了一种提高膜清洗效率的新思路，而且条件温和、方便快捷、易于控制，对扩大分离膜的应用范围以及延长膜使用寿命等都具有重要意义。

发明内容

本发明针对现有水处理过程中膜材料性能固定的限制以及膜使用过程中的膜污染问题，提供一种新型功能电响应导电聚苯胺智能膜的制备方法。制备的导电聚苯胺膜由基膜、导电剂和增塑剂构成，该膜可在外加电压作用下改变膜的选择透过性以及膜与污染物的相互作用，从而达到在线清除膜污染的目的。该导电智能膜制备简单、成本低、导电性能好、具有较好的耐污染能力和高清洗效率，在水质和空气净化方面具有良好的应用前景。

为解决上述技术问题，本发明采取如下技术方案：

一种新型功能电响应导电聚苯胺智能膜，其特征是，该膜具有良好的导电性能。

一种新型功能电响应导电聚苯胺智能膜，其特征是，该膜可以在电压的作用下在线调节膜的选择透过性，电压作用范围在1-5V。

一种新型功能电响应导电聚苯胺智能膜，其特征是，该膜由基膜、导电剂、增塑剂构成。

一种新型功能电响应导电聚苯胺智能膜，其特征是，该膜与增塑剂、导电剂的复合可以在基膜制备前、基膜制备后。

一种新型功能电响应导电聚苯胺智能膜，其特征是，该基膜由聚苯胺构成。

一种新型功能电响应导电聚苯胺智能膜，其特征是，该基膜的制备方法为将苯胺单体采用化学法和电化学法进行聚合。

一种新型功能电响应导电聚苯胺智能膜，其特征是，该基膜的制备可通过调节成膜条件控制膜的孔径范围，使膜应用于水质过滤的微滤、超滤、纳滤以及反渗透过程中。

一种新型功能电响应导电聚苯胺智能膜，其特征是，该基膜的导电性可通过添加小分子酸、有机物酸、聚合物酸进行调节。

一种新型功能电响应导电聚苯胺智能膜，其特征是，该导电剂为石墨、膨胀石墨、炭黑、乙炔黑、粉状活性炭、短切碳纤维、碳纳米管、石墨烯、足球烯材料中的一种或者几种混合使用。所述的导电剂的添加量占所述的膜材料总重量的10％以内。

一种新型功能电响应导电聚苯胺智能膜，其特征是，该增塑剂为氧化硅、氧化钛、氧化铝中的一种或者几种混合使用。所述的增塑剂的添加量占所述的膜材料总重量的10％以内。

由于以上技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有如下优势：

该发明使用的膜材料是一种结构和性能可控的绿色环保材料，且制备方法操作简单、易于控制，成本低、污染少，可实现工业化应用。制备的功能电响应导电聚苯胺智能膜，改变传统水处理膜材料在使用过程中性能固定的缺点，在电压的作用下自动改变膜的选择透过性，从而在线清除膜污染。该智能膜的电响应速度快，可在短时间内实现通量的快速恢复，大大提升膜的清洗效率，兼有高效性和经济性的优势，在水质和空气净化方面具有良好的应用前景。

具体实施方式

下面举几个实施例简要说明功能电响应导电聚苯胺智能膜。