[发明专利]一种用于水处理的POMs改性膜及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种用于水处理的POMs改性膜及其制备方法和应用，属于水处理材料技术领域。该POMs改性膜的制备方法为：将聚丙烯腈膜在去离子水中浸泡处理；然后在浓度为10~100g/L的PMo₁₂溶液中浸泡处理得到POMs改性膜，处理温度为35~65℃，PMo₁₂溶液的pH为1.5~2.0；最后再次清洗。本发明解决了传统聚合物膜面临的渗透性与选择性平衡和耐污染性差等问题，为高性能分离膜的改性提供了一种设计方案。

技术领域

本发明属于水处理材料技术领域，具体涉及一种用于水处理的POMs改性膜及其制备方法和应用。

背景技术

随着人口不断增长，工业化进程加快，全球水危机威胁到人类健康和社会可持续性发展。膜分离技术作为一种绿色和节能的水处理技术，已广泛应用于可持续清洁水的生产中。尽管膜分离技术已经取得了长足的发展，但由于膜渗透性和选择性之间的平衡效应，实现其两者的同步提升是一个挑战。此外，在分离过程中，聚合物膜易遭受水中有机物和微生物的污染，这会导致运行成本的提高和膜寿命的降低。

在膜选择层中引入纳米材料，是一种颇具开发潜质的改性方法。不同尺度的无机纳米材料如量子点、纳米管/线、纳米片和纳米立方体/球被巧妙地设计并引入到膜基质中。引入的纳米材料显著提高了膜的亲水性、电负性和内部自由体积，有利于膜分离性能的提高。然而，由于这些无机纳米材料与聚合物膜基体之间相容性较弱且缺乏稳定的键合作用，导致引入的纳米材料易于流失。虽然金属有机骨架、共价有机骨架和多孔有机聚合物等新兴纳米材料与高分子膜相容性较好，但其固有的固体结构会占据膜的自由空间，造成膜孔堵塞。此外，被污染的复合膜需在酸性、碱性和强氧化环境下进行化学清洗，而大多数纳米材料难以稳定存在于这些苛刻的环境中。因此，寻求一种性能更佳和适应性更强的材料改性以实现膜改性是一个重要的研究课题。

发明内容

解决的技术问题：针对上述技术问题，本发明提供了一种用于水处理的POMs改性膜及其制备方法和应用，解决了传统聚合物膜面临的渗透性与选择性平衡和耐污染性差等问题，为高性能分离膜的改性提供了一种设计方案。

技术方案：一种用于水处理的POMs改性膜的制备方法，包括步骤如下：

步骤1、将聚丙烯腈膜在去离子水中浸泡处理；

步骤2、将步骤1处理后的聚丙烯腈膜在浓度为10~100 g/L的PMo₁₂溶液中浸泡处理得到所述POMs改性膜，处理温度为35~65℃，PMo₁₂溶液的pH为1.5~2.0；

步骤3、清洗步骤2处理得到的POMs改性膜。

优选的，所述步骤1中处理时间为5 h。

优选的，所述步骤2中处理时间为5~15 min。

优选的，所述步骤2中处理时间为10 min。

优选的，所述步骤2中处理温度为45℃。

优选的，所述步骤3中通过去离子水清洗。

由上述方法制得的POMs改性膜。

所述POMs改性膜在水处理中的应用。

有益效果：本发明的POMs改性膜在渗透性、选择性、抗污性和化学稳定性四个方面均得良好效果。其原理可能为：POMs是由过渡金属（主要是Mo、W和V）氧化物组成的金属簇，与常见的纳米材料不同，无机POMs易溶于水，这为其在膜基体上的均匀分散提供了可能性。此外，由于固有的含氧特性，可溶性的POMs具有很强的亲水性和电负性，而这两种特性对膜的分离性能具有良好的促进作用。同时，POMs作为一种极具发展前景的灭菌和抗病毒药物，将POMs引入膜基体中有助于提高膜的抗生物污染能力。POMs还具有良好的配位能力，这有利于其通过共价键组装至膜基体来对膜进行修饰。