[发明专利]一种纳米结构复合超滤膜的制备方法

说明书

本发明克服现有技术中电纺纤维膜截留吸附性能低的不足，公开了一种纳米结构复合超滤膜制备的新方法，本发明采用的技术方案步骤如下：(1)将聚合物材料溶于溶剂中配制成静电纺丝溶液进行纤维膜制备，并作为复合膜的基底层；(2)将亲水性聚合物溶于溶剂中，然后向其中加入增塑剂与成孔剂，加热溶解，静置脱泡后形成涂覆溶液，将涂覆溶液涂覆于基层上；(3)待涂覆液呈凝胶状时，通过空气喷压的方法将多孔性功能材料均匀喷压于涂覆层表面，通过浸渍开孔的方法处理制备纳米结构复合膜，避免了传统化学交联剂的使用。本发明制备过程简单，对有机污染物及重金属离子等具有较强的吸附能力。

技术领域

本发明属于高分子分离复合膜制备领域，特别涉及一种用于处理有机污染物及金属离子的纳米结构复合超滤膜的制备方法。

背景技术

随着工业化的快速发展，环境迅速恶化，水污染、大气污染、土地污染等问题都相当严重。回收利用工业废水和城市生活污水以节约有限的淡水资源，逐步得到国内外政府和社会的重视。由重金属离子及有机污染物引起的水污染问题尤其受到关注。在去除废水中有机污染物及重金属离子的方法中：生物处理，化学技术(离子交换，氧化和光催化降解)，以及物理方法(吸附和膜过滤)被广泛研究。其中物理处理法较化学法耗费成本低，不易造成二次污染，主要通过孔状滤层截留水中的杂质颗粒。且其中膜过滤技术(尤指复合滤膜分离技术)相对效率高，选择性强，操作简单，因此在去除废水中有机污染物及重金属离子方面备受关注。

复合滤膜由高孔隙率的基底膜及薄而致密的功能阻隔层复合而成，使制备膜材料的选择及工艺上更加多样化，从而达到最佳性能。静电纺方法制备的纤维直径可达纳米及亚微米之间，相对一般膜材料具有更独特的性质，其渗透性好、比表面积大、孔隙的连通性好且孔径小，是理想的过滤基膜材料。功能皮层制备方法包括喷涂法、界面聚合法、浸渍法、化学蒸汽沉积法以及涂覆法等。就喷涂和涂覆两种常用方法来说，在制备过程中势必会遇到两个问题：一是皮层厚度的控制，二是不溶性功能皮层与基层间的粘结性。因此，必须对功能皮层进行改进，才可促进纳米纤维复合滤膜的大规模利用。另外单纯采用多孔性材料进行水处理也会面临材料难以回收的问题。

针对以上问题，本发明特将复合膜概念与多孔性功能材料相结合，提出了采用气喷浸渍法制备纳米结构复合滤膜用于截留吸附有机污染物及重金属离子。该复合膜制备方法具有如下优势：涂覆层呈凝胶状时采用气喷相比传统液喷热压法使多孔性功能材料分布更均匀，粘结力更强。浸渍法使得涂覆层得到开孔作用，避免了传统直接涂覆法复合膜皮层不好控制的问题，即可得到厚度可控、均匀、致密、吸附效果更佳的纳米纤维复合膜，操作更加简单、环境友好，可长久高效地处理有机污染物及重金属离子废水。

发明内容

本发明的目的是提出一种用于处理有机污染物及重金属离子的纳米结构复合超滤膜的制备方法，该方法更加环境友好、稳定可控、简单方便，可以高效长久地处理有机污染物及重金属离子废水。

为了达到上述目的，本发明提供了一种纳米结构复合超滤膜的制备方法，其特征在于，包括：

步骤1：将聚合物材料溶解于溶剂中配制成质量分数为10-15wt％的静电纺丝溶液；

步骤2：将亲水性聚合物溶于溶剂中，配制成2-10wt％的溶液，加入一定量的增塑剂与成孔剂，搅拌均匀，得到涂覆溶液；

步骤3：将步骤1所得的静电纺丝溶液进行静电纺丝，得到纳米纤维膜，以静电纺纤维膜为复合膜的基层；

步骤4：将步骤2所得的溶液通过涂覆的方法涂覆在步骤3所得的纳米纤维基层上，在纳米纤维基层表面形成功能阻隔层；

步骤5：将多孔性功能材料通过气喷的方法均匀喷涂于步骤4所得的膜上，构成复合膜；

步骤6：对步骤5所得的复合膜进行开孔浸渍处理，经干燥得到纳米结构复合滤膜。