[发明专利]一种有机无机杂化膜及其制备方法

说明书

本发明提供一种有机无机杂化膜及其制备方法，杂化膜为平板膜，包括支撑层和分离功能层，支撑层位于分离功能层下方；分离功能层为含有均匀分散的Ce(IO₃)₄纳米颗粒的有机高分子分离膜，其中Ce(IO₃)₄占分离功能层固体总含量的质量百分数为0.1‑5%。本发明有机无机杂化膜不仅具有良好的分离选择性能、还具有良好的抗污染性能。此外，制膜过程中将Ce(SO₄)₂加入制膜溶液中，NaIO₃加入凝胶浴中，两者混合时形成Ce(IO₃)₄纳米颗粒均匀分散的有机无机杂化膜，且Ce(IO₃)₄纳米颗更小。本发明膜制备过程简单，渗透通量大，可以显著提高其使用寿命，延长清洗周期，非常适合于含有机染料废水的处理。

技术领域

本发明属于膜分离技术领域，具体涉及一种有机无机杂化膜及其制备方法，尤其是适用于含染料废水处理的催化分离膜。

背景技术

膜分离技术是一种节能环保的新型分离技术，其中压力驱动型分离膜根据孔径和表面电荷特征可用于重金属离子脱除、无机盐分离、大分子分离和染料处理等。常见的分离膜在使用过程容易发生膜污染，而造成膜的分离能力大幅下降，同时膜浓缩的有机污染物容易造成二次污染。因此提高膜抗污染性和浓缩物的深度处理仍是膜分离领域的一个重要研究课题。钙钛矿材料是一类陶瓷氧化物，其分子通式为ABO₃，由于其结构的特殊性使其在催化方面得到广泛的应用。Ce(IO3)₄材料是一种良好的催化剂，可以在完全避光的条件下降解有机染料污染物如罗丹明B和甲基橙，制备方法简单，不需光照、活性好(CN106807408B)。但颗粒催化剂在使用时需要过滤干燥回用，同时由于催化处理过程需要时间长，导致废水处理效率低。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种易于制备的以高分子材料为主体的有机无机杂化膜及其制备方法。以商品化的高分子如聚砜、聚醚砜、聚苯砜、聚丙烯腈、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯、醋酸纤维素等为成膜材料，以碘酸铈纳米颗粒为无机添加剂，采用相转化法制备杂化膜，利用分离膜的高效率实现废水的快速处理，而其中的碘酸铈颗粒可以与接触的有机染料发生催化作用，降低膜污染并减少有机染料浓度。本发明有助于大大提高有机高分子膜的抗污染性能，同时提高杂化膜的机械强度和分离选择性，从而有助于实现染料分子废水处理的规模化应用。

本发明的技术方案如下：

一种有机无机杂化膜，所述的杂化膜为平板膜，包括支撑层和分离功能层，支撑层位于分离功能层下方；所述分离功能层为含有均匀分散的Ce(IO₃)₄纳米颗粒的有机高分子分离膜，其中Ce(IO₃)₄占分离功能层固体总含量质量百分数为0.1-5%。

优选所述分离功能层的厚度为20-200μm。

优选所述Ce(IO₃)₄颗粒的粒径为5-200nm。

制备有机高分子分离膜的有机高分子材料为聚砜、聚醚砜、聚苯砜、聚丙烯腈、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯和醋酸纤维的一种或几种。

所述支撑层为聚酯无纺布，厚度为50～500μm，孔径为0.1～50μm。

本发明还提供一种有机无机杂化催化膜的制备方法，具体包括如下步骤：

(1) 成膜分散液A的配制

将有机高分子材料和Ce(SO₄)₂加入到有机溶剂中并快速搅拌，经过2小时，得到分散液A；将分散液A超声2h，随后继续搅拌待用；

(2) 成膜分散液B的配制