[发明专利]一种提高多功能杂化膜颗粒负载量的制备方法

说明书

本发明公开了一种提高多功能杂化膜颗粒负载量的制备方法，属于废水处理用膜分离技术领域。提供了一种提高多功能杂化膜颗粒负载量的制备方法，所述的方法如下：先将颗粒材料预分散，得到的分散液再与聚合物、有机溶剂组成的膜基质溶液混合均匀形成共混液，加热去除分散剂后得到的铸膜液涂刮在基质载体上，通过相转化去除有机溶剂制成多功能杂化超滤膜。该制备方法，通过分散剂预先分散纳米颗粒，提高颗粒材料在膜中的分散性；通过去除分散剂，保证了铸膜液的粘度和浓度。通过上述方法，可实现在高颗粒负载量的情况下，保持多功能杂化膜的超滤性能和渗透性能，同时相对提升单位质量颗粒材料的处理效果。

技术领域

本发明属于废水处理用膜分离技术领域，特别涉及一种提高多功能杂化膜颗粒负载量的制备方法。

背景技术

随着经济的飞速发展和国民生活水平的日益提高，民众对于环境水平的要求越来越高。对于水环境而言，将废水达标处理是保证水体质量优良的关键所在。而随着污水处理厂的不断提标改造，对废水的深度处理也成为现今学者研究和人们关注的热点。膜技术作为一种高效率、低成本的技术，已经广泛应用于不同种类的废水中多种污染物的深度处理。如微滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)、反渗透(RO)等不同种类的滤膜，根据截留尺寸不同，分别针对水中不同的污染物进行去除。传统超滤膜具有运行成本低，对病毒、高分子有机物、胶体等污染物处理效果客观的优点，已经在实际工程中得以广泛应用。然而，超滤膜不能有效地去除重金属离子、小分子有机物等小尺寸污染物，而这些污染物的去除在废水深度处理的过程中恰恰尤为重要。为了解决此问题，新一代的多功能超滤膜技术亟待开发。

颗粒材料作为水处理功能材料(即催化剂和吸附剂)已成为研究热点并被广泛应用。然而，直接使用颗粒材料作为水处理剂，尤其是微米材料和纳米材料，在运行的过程中可能会存在压降、团聚、渗出等情况，这就会导致运行成本上升、处理效率下降、安全风险性上升等诸多问题的产生。为了克服上述问题，负载型微米/纳米颗粒材料在近年得到了关注和发展。

近来，一种新型的混合基质膜(MMMs)，即在聚合物膜中杂化颗粒材料作为吸附剂、催化剂，已经逐渐受到关注。功能化的超滤膜能够通过吸附、催化去除重金属离子和小分子有机物，并且保持超滤功能和相当高的水通量。到目前为止，很多颗粒材料，如Fe₃O₄、氧化石墨烯(GO)等已经被报道杂化到聚合物基膜中在水处理过程中起到吸附、催化氧化的作用。然而，由于团聚和粘度等影响因素，过多的颗粒负载量会导致大孔的出现甚至聚合物无法成膜，同时也会降低单位质量颗粒材料的处理效果。为了依旧能够起到超滤作用，膜中颗粒的含量通常都相当低(一般低于10％)，这就严重限制了膜的处理性能。

例如，中国专利申请号为201611191985.6，申请公开日为2017年4月26日的专利申请文件公开了一种载银氧化石墨烯-聚乙烯醇超滤膜及其制备与应用。该专利首先制备了通过偶联剂改性的载银氧化石墨烯，而后将成孔剂溶液、氧化石墨烯、聚乙烯醇水溶液共混、成膜。该方法能够通过绿色环保、操作简单、经济易行的方法制备出高水通量恢复率、低BSA通量衰减率、高分离截留性能且具有杀菌功能的多功能杂化超滤膜。然而，该杂化超滤膜的颗粒负载量最高仅为10wt％，这就会使得活性材料的比例较低，进而限制了膜材料的抗菌效果。