[发明专利]一种针对液-液膜萃取过程的纳米纤维复合膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种针对液‑液膜萃取过程的纳米纤维复合膜及其制备方法，该纳米纤维复合膜由PVDF/无纺布纳米纤维支撑层和PDMS选择层构成的多层膜结构，其中PVDF/无纺布纳米纤维支撑层是通过静电纺丝在无纺布上形成PVDF纳米纤维，后经热压处理，形成高孔隙率PVDF/无纺布纳米纤维支撑层。通过静电喷雾打印技术在PVDF/无纺布纳米纤维支撑层上制备PDMS选择层。本发明中制备的应用于液‑液膜萃取过程的具有三层结构的PDMS/PVDF/无纺布纳米纤维复合膜，可有效提高复合膜的有机物传质效果，同时具备优异的选择性、优异的长期稳定性和优异耐腐蚀性能。

技术领域

本发明属于高盐度有机废水处理领域，具体涉及了一种针对液-液膜萃取过程的高传质系数、高截留率、耐腐蚀性的纳米纤维复合膜及其制备方法。

背景技术

化工、制药、石化、冶炼、造纸、焦化、食品制造等企业产生的工业废水通常具有盐度高、pH极端、含大量难降解有毒有机物等特点。因此，该类废水在排入天然水体或城市污水管网前需要进行处理。高盐度有机废水中常含有的酚类、酚类化合物、农药、抗生素等难降解有机物，即使在低浓度的情况下也会对生态系统造成危害。处理该类废水的传统物理和化学方法，如吸附和高级氧化等，已被用来去除或降解该类废水中的难降解有机污染物。然而，传统方法通常需要对废水进行预处理，且具有成本高、能耗高、经济性低、设备庞大等弊端，另外还面临二次处理等问题。此外，高盐有机废水中的苯酚等有机组分具有很高的工业价值，应该从废水中得到回收。因此，必须通过经济有效、可靠性强的环境友好型技术将此类难降解有机物与高盐废水进行分离。

液-液膜萃取过程(aqueous-aqueous membrane extractive process)是是一种从高盐度难降解有机废水中回收高价值有机物的理想方法。它是以萃取膜为分离介质，以膜两侧目标有机物的浓度差为推动力的膜分离过程。在这个过程中，一个致密无孔半透膜将废水(通常具有如高盐度、强酸性或强碱性和腐蚀性等特点)与接收溶液(如蒸馏水)分隔开，在膜两侧有机浓度梯度的驱动下，废水侧的目标有机物通过溶解-扩散机制在致密膜上扩散，最终释放到接收溶液中，而废水侧的无机盐及水等都无法通过膜。整个液-液膜萃取过程可以在温和的条件(常温、常压)下进行，无需对废水进行预处理。因此，液-液膜萃取过程是一种经济可行的处理工业废水和回收有机物的方法。

尽管液-液膜萃取法具有诸多优点，但由于目前缺乏具有高有机物传质效率、优异的选择性、优异的长期稳定性和优异耐腐蚀性能的萃取膜，其在实际应用中的进展仍然受到严重阻碍。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种具有高有机物传质效率、优异的选择性和优异的长期稳定性的纳米纤维复合膜及其制备方法，为提高复合膜的有机物传质系数及截留率，本发明通过静电纺丝以及静电喷涂打印的方法制备了具有三层结构的聚二甲基硅氧烷(PDMS)/聚偏氟乙烯(PVDF)/无纺布纳米纤维复合膜。针对液-液膜萃取过程，通过静电纺丝法在无纺布支撑层上构建具有双层结构的PVDF纳米纤维支撑层，通过静电喷雾打印技术在PVDF/无纺布支撑层上支配PDMS选择层，并通过该技术实现了对PDMS选择层厚度的精准控制。通过该方法制备针对液-液膜萃取过程的三层结构复合膜，可有效提高复合膜的传质效果且长期稳定性和耐腐蚀性能良好，为高效复合萃取膜的制备提供一种可靠的新方法，推动液-液膜萃取技术在实际中的应用。

为达到上述目的，本发明通过一些技术方案获得:

一种针对液-液膜萃取过程的纳米纤维复合膜，该纳米纤维复合膜由PVDF/无纺布纳米纤维支撑层和PDMS选择层构成的多层膜结构，其中PVDF/无纺布纳米纤维支撑层是通过静电纺丝在无纺布上形成PVDF纳米纤维，后经热压处理，形成高孔隙率PVDF/无纺布纳米纤维支撑层。