[发明专利]一种SGO-ZnO-PSF复合超滤膜的制备方法及其应用

说明书

本发明属于材料制备和分离技术领域，具体涉及一种SGO‑ZnO‑PSF复合超滤膜的制备方法及其应用。本发明通过浸没沉淀相转化法将ZnO纳米粒子分散于SGO片层上制备SGO‑ZnO复合纳米材料共混改性PSF超滤膜能够有效阻止带负电的腐殖酸对膜的污染，用于分离水中的腐殖酸。本发明制备的SGO‑ZnO‑PSF复合超滤膜具有良好的抗污染性能，同时还解决了无机材料掺杂改性易团聚等问题，改性后的复合膜能够有效阻止带负电的腐殖酸对膜的污染。

技术领域

本发明属于材料制备和分离技术领域，具体涉及一种SGO-ZnO-PSF复合超滤膜的制备方法及其应用。

背景技术

无法获得清洁饮用水是全球性问题，即使在发达国家也缺乏水管理基础设施。天然有机物（NOM）主要是指动植物残体在自然循环过程中，腐烂分解后所产生的大分子有机物，包括腐殖质、微生物分泌物、以及溶解的动物组织和动物废弃物等。NOM广泛存在于水体，是色度、异臭味、配水管管壁腐蚀的成因物质，当NOM污染的水用消毒剂如氯基化合物处理时，会形成致癌有机化合物。腐殖酸（HA）是天然有机物的一种重要组成部分，是表面/地下水中发现的溶解有机物的主要成分，与水中的细菌生长有关。此外，HA还与受污染水中的重金属离子，农药和除草剂结合存在，有时会以高浓度产生络合物质。因此，表面或地下水中HA的最小化对于水处理是非常有意义的。

目前超滤（UF）和微滤（MF）常用于饮水处理中。UF被广泛应用于含有颗粒，微生物和有机物质的地表水和地下水的处理。但具有大孔隙的UF膜对水中HA的去除率并不高，而且HA会增加对膜的污染。因此如何提高UF对HA的截留率和抗污染性吸引了国内外科研工作者广泛的关注和报道，其中对传统UF膜改性来提高对HA的分离性能是目前的研究热点之一。

对膜污染过程研究发现，细菌在膜表面上的积累主要通过两个过程：粘附和繁殖。大量研究表明，膜表面的生物粘附主要取决于吸附表面的性质、溶液及微生物特性。其中，膜材料亲疏水性和电荷对膜表面细菌的粘附影响较大，膜表面亲水性能越强，抗细菌粘附能力越强，反之则越弱。膜表面负电荷越强，抗菌抗污染能力越强（大部分细菌胞质或蛋白质都带负电）。因此，通过改性构建亲水性，表面带负电荷的膜是缓解膜污染问题较为有效的途径。近年来，氧化石墨烯（GO）凭借其较好的亲水性及负电性逐渐成为了膜改性领域的热门材料。但是，GO同时也是一种两亲性材料，这意味着疏水污染物（蛋白质）可以被吸附在膜表面上，影响膜的分离性能。

发明内容

本发明的目的在克服现有技术中的不足，提供一种SGO-ZnO-PSF复合超滤膜的制备方法及其应用。本发明通过浸没沉淀相转化法将ZnO纳米粒子分散于SGO片层上制备SGO-ZnO复合纳米材料共混改性聚砜（PSF）超滤膜用于分离水中的腐殖酸。改性后的PSF超滤膜能够有效阻止带负电的腐殖酸对膜的污染，增强超滤膜的抗污染性能。

为了实现以上目的，本发明采用的技术方案是：

本发明提供了一种SGO-ZnO-PSF复合超滤膜的制备方法，具体包括以下步骤：

（1）SGO-ZnO复合纳米材料的制备：

将磺化氧化石墨烯（SGO）/乙醇溶液加入到乙酸锌/乙醇溶液中，搅拌后冷却到室温，加入己烷，密封，冰箱冷藏过夜，离心洗涤，真空干燥后得到磺化氧化石墨烯-氧化锌（SGO-ZnO）复合纳米材料；

（2）SGO-ZnO-PSF复合超滤膜的制备：

取步骤（1）制备的SGO-ZnO复合纳米材料溶于N,N-二甲基甲酰胺（DMF）中超声分散后加入一定量的PSF、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）形成共混体系，共混体系于一定温度下的水浴中搅拌溶解至均一溶液，超声后得到铸膜液，通过流延法将铸膜液在玻璃板上涂刮成膜，迅速放入配制好的凝固浴中分相成型，浸渍一段时间后取出并用大量蒸馏水冲洗，制得SGO-ZnO-PSF复合超滤膜。