[发明专利]一种吸附重金属离子的复合平板膜的制备方法及其产品

说明书

技术领域

本发明涉及智能高分子材料领域，具体涉及一种对汞、铜、镍、铬、铅等重金属离子具有良好吸附功能的复合平板分离膜及其制备方法。该复合膜对水中镍、铬、铅等重金属离子吸附量大、吸附效率高，可应用于电镀工业、化学工业等污水的处理领域，且可以经过清洗反复使用。

背景技术

近年来，含有铅、铜、镉、铬、汞等重金属离子的废水污染正日趋严重，重金属废水污染已成为严重的环境和社会问题，是目前迫切需要解决的经济发展与环境健康、饮水安全方面的关键难题。

在重金属离子吸附研究方面，无机材料对重金属离子的吸附性能越来越受到研究学者的关注，其中无机矿物质材料因造价低且对重金属离子的吸附性能明显，在重金属离子吸附方面尤为引人注意，凹凸棒土便是其中典型的一种。

凹凸棒土作为一种天然非金属矿物质材料，是一种具有链层状结构的含水富镁硅酸盐粘土矿物。凹凸棒土的特殊结构使其具有很大的比表面积，物理吸附能力很强。另一方面，凹凸棒土带有层面负电荷，在层间吸附了具有可交换性的阳离子以使电荷平衡，这样凹凸棒土就具有了强的离子吸附交换能力。

凹凸棒土在水中有很好的悬浮性，因此尽管凹凸棒土具有很好的吸附能力，但对于水处理领域来说，粉末状的凹凸棒土无法直接投入水中使用，需要采取一定的方法进行处理。目前，较好的处理方法是采用一定的载体固载凹凸棒土，再投入水中使用。本发明人在前期发明中公开了一种吸附型高分子复合水凝胶的制备方法及其产品【201020595998.1】，利用高分子水凝胶作载体，固载凹凸棒土，从而很好地发挥凹凸棒土的吸附作用。

目前，在工业废水处理领域，膜分离技术由于其分离效率高、无相变、节能环保、设备简单、操作简便、无二次污染、分离产物易于回收、自动化程度高等优点，使其在水处理领域具有相当大的技术优势，已成为水处理领域中不可缺少的技术之一。在众多分离膜材料中，聚偏氟乙烯(PVDF)是一种综合性能优良的分离膜材料，其力学性能优良，具有良好的耐冲击性、耐磨性和耐切割性能，还具有压电性、介电性和热电性等特殊性能。本发明人在前期发明中公开了一种吸附重金属离子的PVDF杂化平板膜【ZL201110254106.0】，该发明利用无机矿物质凹凸棒土对重金属离子的吸附性，制备对重金属离子具有吸附功能的PVDF-凹凸棒土杂化分离膜。但是，该PVDF-凹凸棒土杂化分离膜吸附重金属离子的效率低、吸附量小。因此，如何进一步对凹凸棒土进行改性处理，以提高PVDF-凹凸棒土杂化分离膜对重金属离子的吸附能力是一大难题。

发明内容

针对现有PVDF-凹凸棒土杂化分离膜应用于重金属离子吸附方面存在的不足，本发明拟解决的技术问题是提供一种凹凸棒土新型改性方法，利用此方法改性的凹凸棒土对汞、铜、铅、镉、镍、钼等重金属离子具有良好吸附能力且吸附量大、吸附效率高。利用此改性凹凸棒土制备的PVDF-凹凸棒土复合分离膜对重金属离子对汞、铜、铅、镉、镍、钼等重金属离子吸附量大、吸附效率高，且可清洗后重复使用。本发明技术提供的PVDF-凹凸棒土复合分离膜的制备方法及其产品，采用水洗、酸洗凹凸棒土，进而利用单宁酸改性凹凸棒土，最后将改性凹凸棒土均匀分散在PVDF铸膜液中，采用相转化法，刮制出对重金属离子具有吸附功能的复合平板分离膜。

所述吸附重金属离子的复合平板膜中含有改性凹凸棒土，所述PVDF与改性凹凸棒土的质量比为1∶0.01～1∶0.1，所述改性凹凸棒土粒径为300目～1000目；可用下述方法得到：

1.凹凸棒土的预处理。称取10g～20g粒径300目～1000目的凹凸棒土，用1L蒸馏水洗涤，待沉淀后取其上层清液，500rpm离心1min后取其上层清液，上层清液中加少量蒸馏水混合均匀后继续500rpm离心1min，然后取其上层清液，如此反复洗涤上层清液3～5次后，最后用4000rpm进行离心分离，取其沉淀，90℃下真空干燥24h，研磨后按粒径大小选择对应目数的筛子过筛，得纯化凹凸棒土。

配置浓度为0.5mol／L～3mol／L的盐酸溶液，取10g～20g纯化凹凸棒土与150mL～200mL盐酸溶液加入到小烧杯中搅拌混合，5min后，将混合物加热到70℃～80℃，搅拌1h～2h，然后超声振荡30min～40min，抽滤，用蒸馏水洗涤至pH约为6左右，90℃下真空干燥24h，研磨后按粒径大小选择对应目数的筛子过筛，得酸改性凹凸棒土。