[发明专利]吸附重金属离子型抗污染杂化平板分离膜及其制备方法

权利要求书

1.一种吸附重金属离子型抗污染杂化平板分离膜，其特征在于，所述抗污染杂化平板分离膜以PVDF/凹凸棒土杂化膜为基膜，其中PVDF与凹凸棒土的质量比为1:0.1～1:0.5，在所述基膜表面接枝交联两性离子N,N-二甲基-N-甲基丙烯酰胺基丙基-N,N-二甲基-N-丙烷磺酸内盐（MPDSAH）凝胶层，所述凹凸棒土粒径为300目～1000目。

2.如权利要求1所述的一种吸附重金属离子型抗污染杂化平板分离膜，其特征在于，所述基膜中PVDF与凹凸棒土的质量比为1:0.3。

3.如权利要求1所述的一种吸附重金属离子型抗污染杂化平板分离膜的制备方法，包括以下步骤：

（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所述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；

取1g～3g酸改性凹凸棒土，加入200mL～250mL浓度2000mg/L的单宁酸溶液，室温搅拌2h～3h后乙醇洗至上清液与FeCl₃溶液无显色反应，离心分离，干燥研磨，按粒径大小选择对应目数的筛子过筛，得到单宁酸改性凹凸棒土；

（2）铸膜液的配制：按照PVDF和单宁酸改性凹凸棒土质量比为1:0.1～1:0.5分别称取一定质量的PVDF和单宁酸改性凹凸棒土，加入放有N，N-二甲基甲酰胺（DMF）的容器中，加入聚乙二醇（PEG），将上述容器置于50℃～70℃水浴中，充分搅拌和超声振荡使凹凸棒土均匀分散并真空静置脱泡得到铸膜液；

（3）PVDF/凹凸棒土基膜的制备：将铸膜液倾于玻璃板，用玻璃棒刮制成膜，浸入20℃～30℃的凝固浴恒温水槽中凝固成形，待膜从玻璃板上成形脱落后，再放置蒸馏水中24h～36h，蒸馏水洗净即得吸附重金属离子的PVDF/凹凸棒土基膜；

（4）抗污染PVDF/凹凸棒土杂化膜的制备：将质量为1.08945g的基膜在60℃用2.5mol/L的氢氧化钾溶液处理5～25min，然后将膜用蒸馏水冲洗数次，烘干；再用乙醇冲洗，除去膜表面杂质，以6.0～8.0g的N,N-二甲基-N-甲基丙烯酰胺基丙基-N,N-二甲基-N-丙烷磺酸内盐（MPDSAH）为改性剂，甲醇为溶剂，占MPDSAH单体质量百分比为0.2～0.8%的N-N^、-亚甲基双丙烯酰胺（MBAA）为交联剂，占MPDSAH单体质量百分比为0.5～2%的2-2^、-偶氮二异丁腈（AIBN）为引发剂，在N₂氛围下50～60℃下反应24小时，用0.1mol/L的NaCl溶液及蒸馏水清洗膜表面数次，除去未反应单体，即可制得PVDF/凹凸棒土抗污染分离膜。

4.如权利要求3所述的一种吸附重金属离子型抗污染杂化平板分离膜的制备方法，其特征在于所述步骤（2）中PEG分子量为10000。

5.如权利要求3所述的一种吸附重金属离子型抗污染杂化平板分离膜的制备方法，其特征在于所述步骤（2）中PEG添加量为在总的铸膜液中质量百分比为6%～10%，PEG作为致孔剂使用。

6.如权利要求3所述的一种吸附重金属离子型抗污染杂化平板分离膜的制备方法，其特征在于在于所述步骤（2）中PVDF固含量为占总的铸膜液中质量百分比为10%～18%。

7.如权利要求2-6任一权利要求所述的一种吸附重金属离子型抗污染杂化平板分离膜的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）中表面接枝单体MPDSAH用量为7.0g，交联剂MBAA占MPDSAH单体质量百分比为0.6%，引发剂AIBN用量为0.078g，膜碱处理时间为20min且反应时间为60℃。