[发明专利]一种勃姆石改性吸附膜及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了勃姆石改性吸附膜及其制备方法和应用，所述勃姆石改性吸附膜由下至上依次包括衬底层、第一纳米纤维层、高分子聚合物层和第二纳米纤维层，所述第一纳米纤维层和第二纳米纤维层中均包含勃姆石颗粒和纤维素。本发明提供的勃姆石改性吸附膜，通过两层纳米纤维层夹高分子聚合物层的整体结构，性能实现了协同提升，能够提升膜整体的吸附过滤作用。其中包含的较粗的纳米纤维和高分子聚合物层提高膜的整体强度，细的纳米纤维提高膜的比表面积和吸附容量，尤其是在纳米纤维层中掺杂勃姆石颗粒，进一步提升了吸附作用，可以有效吸附胶体和微小颗粒，性能优良，在水处理、烟气处理等领域，具有良好的的应用前景。

技术领域

本发明属于膜分离领域，涉及一种勃姆石改性吸附膜及其制备方法和应用。

背景技术

目前市场上，在水处理领域，污染物的去除技术主要是采用纯粹的物理孔径拦截，如微滤膜、超滤膜、反渗透膜等。这些产品为了达到良好的去除性能，不可避免的存在通量低、压阻高等相应的缺陷。荷电膜是一种携带正电荷的过滤材料，以孔径截留为基础、附加静电吸附功能，不仅可以去除水中的大分子杂质，还可以去除水中的细菌、病毒、胶体、以及部分重金属和有机物等污染物，是一种多功能的滤材。与此同时，荷电膜水通量大，跨膜压降小，可应用于工业反渗透水处理前置，家用水壶滤芯，复合超滤滤芯等方面。

勃姆石(Boehmite)又称软水铝石，分子式是γ-AlOOH(水合氧化铝)，它和主要成分为α-AlO(OH)的水铝石均是铝土矿的主要组成成分。勃姆石(AlOOH)是γ-Al₂O₃的前驱体，以其独特的化学、光学、力学性质在陶瓷材料、复合材料、表面防护层材料、光学材料、催化剂及载体材料、半导体材料及涂料等领域得到广泛的应用，且勃姆石纳米颗粒分散均一稳定，能充分发挥其纳米材料的优越性能。

纤维素是植物光合作用的产物，每年约有几百亿吨的纤维素产生，是一种取之不竭、用之不尽的天然生物质高分子资源。纤维素因其储量大、取材容易、价格低廉以及很好的生物相容性、可降解性，逐渐成为国内外研究热点之一。但纤维素本身性能上存在着某些不足，例如强度有限、耐化学腐蚀性能差等。随着纳米技术的兴起及其在纤维素领域的应用愈进成熟，科研工作者逐步从植物纤维素中提取纤维素，并使用一定可控的物理、化学方法处理植物纤维，从而获得纳米纤维素，纳米纤维素不仅具有纤维素生物可降解等基本特性，还具有高结晶度、高杨氏模量、高强度、高比表面积等优点。

静电纺丝技术是一种能够直接、连续制备聚合物纳米纤维的方法。当纤维直径从微米缩小至亚微米或纳米时，聚合物纤维与相应的材料相比，会表现出多种惊人的特性。静电纺丝纤维和传统的粗纤维相比，直径小了2-3个数量级，具有超高的比表面积和孔隙率，这赋予了静电纺纤维很多优良的性能。利用静电纺丝纳米纤维制备的水处理膜，具有通量大，吸附性能强的优势。

CN111701466A采用荷负电纤维，特种带电粘结材料，粘结剂以及多尺度微纳米荷正电金属氧化物相结合的方式，制备了一种带正电的复合材料，能够通过电荷吸附去除水中带负电的污染物且去除效率高。

CN111701339A同样采用荷正电复合材料、多孔荷正电金属氧化物颗粒或纤维、低熔点纤维、吸附材料以及功能性添加剂等相互结合，制备了多尺度荷正电复合滤材。其中荷负电纤维的质量百分比为20wt％～80wt％，特种带电粘结材料的质量百分比为1wt％～10wt％，粘结剂的质量百分比为0.1wt％～2wt％，多尺度微纳米荷正电金属氧化物的质量百分比为20wt％～70wt％。

CN110215911A提供了一种改性勃姆石吸附膜的制备方法：通过对勃姆石进行酯化，得到含双键的酯化勃姆石；然后在水中加入引发剂、单体、少量交联剂、乳化剂及酯化勃姆石，进行接枝聚合，制备勃姆石改性吸附剂；最后用聚合物、勃姆石改性吸附剂、致孔剂和溶剂配制膜液，通过浸没沉淀相转化法制备改性勃姆石吸附膜，能有效去除水体中的细菌、病毒、胶体等物质。

因此，如何将勃姆石颗粒与纤维素膜巧妙的结合起来，提升膜的过滤能力，具有重要的意义。

发明内容