[发明专利]一种凹凸棒多孔膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及凹凸棒多孔膜材料的制备技术。

背景技术

目前，处理废水的方法有吸附法、上浮法膜、重力分离法、过滤法等。相对于上述常规分离方法，膜分离技术具有过程不发生相变、分离效率高、能耗低、设备操作简单等优点，在工业污水中更具有优势和应用前景。分离膜是膜分离技术的核心部件，常用的分离膜为有机膜材料和无机膜材料两大类。有机膜材料主要是由高分子材料制成的聚合物有机膜，如各种纤维素酯、脂肪族和芳香族聚酰胺、聚四氟乙烯、硅酸等。这类膜材料对水体中各种金属离子和低浓度的有机物有较好的去除效果。但是由于膜材料亲水性较差导致其抗污性能较低，因此不适合处理高浓度的含油/有机废水。相对而言无机膜具有较好的耐腐蚀性、耐热性以及良好的的机械性能，能够承受较为苛刻的物理条件。目前，对于无机膜材料的研究主要集中于氧化、二氧化钛、高岭土等，虽然在综合性能上有了很大的提高，但是仍然存在一些制约其关键性问题，主要有：（1）传统的无机膜材料应用于废水处理主要是基于无机膜孔的大小选择性截留污染物，但复杂的制膜工艺对孔径和膜结构都有一定的影响，因此很难调控其孔径大小；（2）目前制备无机膜的原料以氧化铝、二氧化钛居多，对新型无机膜材料的探索大多是在这些无机物基础上进行化学改性或复合，而对新型无机膜材料的原料探索不足；（3）制造技术难度较大、生产成本高，售价更高。

与上述基于无机膜材料孔的大小而截留油/有机污染物的超滤、纳滤等膜分离方法不同的是，近年来发展的超疏水/亲油膜材料可以使水体中油/有机物选择性通过膜孔从而有效地实现油水两相分离。这种膜材料对水体中的浮油、芳香类或烃类等有机污染物表现出优异的选择性分离性能。目前报道的制备超疏水/亲油膜材料主要有两种方法。一是在多孔基底上构建超疏水/亲油表面，如Jiang等人将聚四氟乙烯喷涂于铁网上，显示出优异的油/水分离性能。Lee等人将碳纳米管负载于铁网上构筑超疏水/亲油分离膜，对乳化油/水体系具有很好的选择性分离效果。这种无机膜的超疏水/亲油性能的获得往往需要人为控制基底表面的微观粗糙度或化学组成，且易受基地材料尺寸、形貌的限制。二是利用材料自身的结构特性制备超疏水/亲油无机膜材料。如Strivastava等人利用化学气相沉积法在石英管内制备出具有正列结构的碳纳米管薄膜，能够选择性地使含油污水中的油类通过而截留水。这种膜材料的制备通常需要多步、复杂的工艺条件和昂贵的仪器设备，不适合于工业化生产，在大规模处理含油/有机污染物废水方面存在一定的局限性。

因此，进一步开发成本较低的无机纳米材料，制备出合成方法简单、综合性能优异且适合大规模生产的新型无机膜材料是目前发展的趋势和重点。凹凸棒石粘土是一种晶质水合镁铝硅酸盐矿物，作为无机膜材料的原料，与氧化铝、二氧化钛相比，具有多方面优势：（1）来源丰富，价格低廉。（2）优异的可塑性及粘结力。（3）表面化学组成丰富。虽然凹凸棒作为吸附材料目前已在水处理领域有着广泛的应用和研究，但是作为无机膜材料的研究未见报导。因此，通过压滤、烧结、制孔等简单处理后这种三维网络的凹凸棒材料能够形成一种凹凸棒多孔膜，为开发新型的无机膜材料提供了一种新的可能性。

发明内容

本发明的目的是提供一种凹凸棒多孔膜的制备方法。

本发明是一种凹凸棒多孔膜的制备方法，其步骤为：

（1）以纯化后的凹凸棒为原料，盐酸盐为成孔剂，以凹凸棒和成孔剂的总质量为基准，成孔剂的加入量为总质量的30~60%，将凹凸棒和盐酸盐粉末置于研钵中充分研磨，用压片机，在24~30 MPa下保持5~10 min，干压成型制备出片状膜；

（2）将片状膜置于管式炉中，在惰性气体保护下升温到400~600℃，烧结1~2h，使膜表面发生碳化反应；膜随炉冷却至室温后取出；

（3）将冷却到室温的膜浸泡于蒸馏水中，经3-5次水洗直到将盐酸盐除尽；

（4）将除尽盐酸盐的膜干燥后即得凹凸棒多孔膜。