[发明专利]一种MXene-PANI协同的污水处理复合膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种Mxene‑PANI协同的污水处理复合膜，属于分离膜改性技术领域，包括基体和沉积形成于所述基体内的污水处理填料；其中，所述污水处理填料是MXene粉末和PANI粉末的混合填料。本发明将亲水性的二维碳化物MXene和PANI作为填料，与聚醚砜共混后得到的复合膜具有超薄表面层与大指状孔，与纯聚醚砜膜相比，改性后的复合膜兼具渗透性与选择性，膜表面亲水性大大增加，大大增加了膜的抗污染能力；具有更优异的分离和渗透性能以及耐污染的优点，以及膜清洗简单，恢复率高，使用寿命长；在处理染料废水方面具有很高的工作效率，同时高的耐污染性能可以提高膜的使用寿命和缩减使用成本，膜的制备方法简单，所需原料价格低廉。

技术领域

本发明涉及分离膜改性技术领域，具体涉及一种Mxene-PANI协同的污水处理复合膜及其制备方法。

背景技术

如今，城市化、人口增长以及农业和工业活动导致释放到环境中的污染物数量急剧增加，我们面临着严重的水污染和淡水资源短缺的全球环境问题。因此，全球都在努力开发强大的技术，以有效去除空气和水中的污染物。膜分离技术被认为是解决这些问题的实际应用中可行的。

采用膜技术，可以实现高效的污水分离，保持水质，也因分离膜可重复利用等优势而备受关注。然而，膜污染方面一直是膜工艺领域的常见问题，特别是在工业过程中，膜污染或浓差极化会导致膜通量下降从而缩短膜的使用寿命。随着纳米技术的发展，以纳米材料作为吸附剂、催化剂以及分离膜处理含有污染物的废水，具有经济可行、高效的水净化特点。

因此，如何提供一种透水复合膜，使其有更优异的分离和渗透性能以及耐污染的优点，使分离膜清洗简单，恢复率高，使用寿命长，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

为此，本发明提供一种Mxene-PANI协同的污水处理复合膜及其制备方法，以解决现有技术中由于膜污染或浓差极化而导致的膜通量下降从而缩短膜的使用寿命的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

根据本发明的第一方面，提供了一种Mxene-PANI协同的污水处理复合膜，包括基体和沉积形成于所述基体内的污水处理填料；

其中，所述污水处理填料是MXene粉末和PANI粉末的混合填料。

进一步地，所述MXene粉末和PANI粉末的质量比例为1:25。

进一步地，所述基体为含有聚醚砜的复合膜。

根据本发明的第二方面，提供了一种Mxene-PANI协同的污水处理复合膜的制备方法，包括以下步骤：

S1：将Ti₃AlC₂与氢氟酸和氟化锂反应，通过离心机用蒸馏水洗涤反应溶液，最后使反应溶液在pH＞6的条件下收集上层清液，上层清液即为MXene溶液，再通过真空冷冻干燥机收集MXene粉末；

S2：将聚苯胺与过硫酸铵和浓盐酸反应，静置12h后通过抽滤装置收集PANI粉末并放入烘箱干燥；

S3：将MXene粉末和PANI粉末加入到有机溶剂中并在水浴超声中分散均匀，再向其中加入聚醚砜和添加剂进行机械搅拌，最后在70℃下加热搅拌6h形成均匀的铸膜液；

S4：将铸膜液放在真空烘箱中进行真空脱泡，用刮膜棒刮膜并将其放到凝固浴中进行相转化成膜得到污水处理复合膜；

S5：将所制得的污水处理复合膜放入污水处理池中，分析污水处理复合膜的抗污染性能。