[发明专利]一种具有再生能力的复合平板膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有再生能力的复合平板膜及其制备方法，属于膜分离技术领域。具体涉及一种抗污染能力、吸附能力强，并且可以在紫外光照射下发生催化氧化，恢复其再生能力的复合平板膜及其制备方法。

背景技术

随着工农业的快速发展，含有农药、氯酚类、硝基苯类等多种难降解有机污染物的大量污水排放到自然水体中，严重威胁到人类健康及生态系统的稳定性。同时由于这些污染物的难降解性，通过生物技术很难能够被有效的去除。为了提高污染物的去除率，保证用水安全，水体净化经常采用活性炭吸附等吸附净化技术、光催化氧化等高级氧化技术以及膜分离技术等。

 膜处理技术与其他常规水处理技术比较，具有分离效率高、工艺简单、不影响人体健康等优点。但由于膜污染等问题的存在，导致渗透通量随运行时间的延长而下降，膜的吸附去除效率也随之下降，严重阻碍了膜技术的更大规模的应用。膜的吸附可以有效地去除一定量污染物，但一些疏水溶质易在膜表面产生吸附和沉积，使膜孔受阻，造成膜污染，使膜的性能降低，使用寿命缩短。因此对膜材料的选择和改性已成为人们关注的热点。

共混改性是一种较为简单的改性方法，它是将一种亲水性的高聚物加入到铸膜液中共混以形成相对亲水的表面。与其他方法相比，共混改性具有可操作性强、成本低、材料选择范围广、可调节参数多等优点，己被广泛应用于聚合物改性领域。膜材料与无机材料共混的时候，除了使用亲水性聚合物以外，一般可选用小分子无机粒子作为亲水材料共混来改善膜的亲水性能，如Al₂O₃、TiO₂、SiO₂粒子等。经过共混以后制得的复合膜具有无机材料的优点，如亲水性、高强度和耐热胜，又具有机材料的柔韧性等特点。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有再生能力的复合平板膜及其制备方法，该复合平板膜以壳聚糖作为制膜基本材料，并通过共混方式对膜进行改性，向壳聚糖溶液中添加活性炭纤维和改性纳米TiO₂，制备一种掺杂壳聚糖、活性炭纤维和改性纳米TiO₂的具有再生能力的复合平板膜。其抗污染能力、吸附能力强，能够有效去除水体中微污染有毒有害污染物，并且可以在紫外光照射下发生催化氧化，恢复其再生能力。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为： 

一种具有再生能力的复合平板膜，该复合平板膜组成为壳聚糖、活性炭纤维和改性纳米TiO₂，其中壳聚糖、活性炭纤维和改性纳米TiO₂质量百分比为100：50～100：1～10。

所述的壳聚糖的脱乙酰度为85%，分子量为2.6×10⁵。

所述的活性炭纤维的比表面积为1700m²/g，空隙为2~10nm。

所述的改性纳米TiO₂由以下方法制得：称取1g纳米TiO₂，加入200mL 0.7wt%十二烷基硫酸钠溶液中，调pH值为4，搅拌6h，离心收集，并用二次蒸馏水洗涤干净后干燥，筛选后得到粒径≤30nm的改性纳米TiO₂粉体。

一种制备具有再生能力的复合平板膜的方法，该方法的制备步骤如下：

（1）将1g壳聚糖粉末溶于100 ml 2.0wt%的冰醋酸溶液，配置成10 mg/ml壳聚糖溶液；将上述配置好的溶液于磁力搅拌器上搅拌，转速设为500rmp，在室温下搅拌60 min；

（2）加入0.01-0.1g的改性纳米TiO₂，用超声波分散30 min后，在室温下搅拌均匀，搅拌的转速设为500rmp；再加入0.5-1g活性炭纤维，用超声波分散30min后，在室温下搅拌均匀，转速为500rmp；然后静置脱泡，得到铸膜液；

（3）将步骤（2）得到的铸膜液在水平玻璃板上流延成膜，红外灯下干燥；将干燥后的膜用2.0wt% NaOH溶液清洗，去除膜上残留的冰醋酸；然后用蒸馏水冲洗，于室温下凉干，制得掺杂壳聚糖、活性碳纤维和改性纳米TiO₂的复合平板膜。

所述的壳聚糖的脱乙酰度为85%，分子量为2.6×10⁵。

所述的活性炭纤维的比表面积为1700m²/g，空隙为2~10nm。