[发明专利]一种碳纳米纤维层对超滤膜改性的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种碳纳米纤维层对超滤膜改性的方法，属于环保水处理领域。

背景技术

膜技术在环保水处理领域的应用越来越广泛，逐步成为世界可持续发展战 略的基础之一，在解决全球能源资源和环境等重大问题中发挥着越来越重要的 作用，膜技术被认为是21世纪最重要的新技术之一，然而，膜污染依旧是阻碍 膜技术推广应用的主要障碍。早期为了降低膜污染主要采取的方法是对污水进 行一个预处理过程以减少膜污染，最主要也是最传统的预处理过程是化学混凝。 除此之外，还有对膜进行超声、反洗、电絮凝、电混凝等预处理的方法。超声 只能将膜表面吸附的一些物质去掉，而无法将膜孔中吸附的污染物颗粒去除； 反洗有着比超声更好的去除效率，可以去除膜孔中吸附的颗粒，而化学絮凝、 电絮凝和电混凝这些方法虽然可以在一定程度上降低膜污染，但是加入的化学 试剂都会引起膜污染，而预沉积处理可以将化学试剂引起的膜污染降到最低， 而且预沉积层易于去除，不仅可以提高有机物的去除效率，还可以降低膜通量 的衰减。

发明内容

本发明针对现有的在超滤膜水处理中的不足，提出了一种碳纳米纤维层对 超滤膜改性的方法，碳纳米纤维用于截留和吸附水中的污染物，以最大限度的 减少膜表面污染的改性超滤膜的水处理方法。

一种碳纳米纤维层对超滤膜改性的方法，具体步骤如下所述：将碳纤维预 处理得到类颗粒状碳纤维；再将预处理后的类颗粒状碳纤维在溶剂中超声充分 分散搅拌，恒压条件下，将分散均匀的碳纳米纤维预沉积在超滤膜表面。

所述溶剂为溶剂为水、乙醇或N-甲基吡咯烷酮(NMP)中的一种或多种。

所述碳纤维预处理过程为：将碳纤维源浸泡、冷冻干燥，惰性气氛中高温 煅烧，在煅烧后的纤维中加入溶剂，研磨，然后在溶剂中超声充分分散搅拌， 得到预处理后的类颗粒状碳纤维。

优选地，所述的碳纤维为细菌纤维素(BC)、丝瓜络等植物纤维中的一种或 多种。

优选地，所述的碳纤维浸泡时间为1天-14天。

优选地，所述的碳纤维冷冻干燥的时间48h-96h。

优选地，所述的碳纤维高温煅烧的温度为800-1000度。

优选地，所述的碳纤维高温煅烧的时间为24-48h。

优选地，所述的碳纤维的研磨时间为5-30min。

优选地，所述的碳纤维在恒压下预沉积，这里的恒压为0.05-0.2MPa。

优选地，所述的碳纤维的负载量为3g/m²-96g/m²(相对于超滤膜的有效使用 面积)。

改性后的超滤膜，经清洗、再负载颗粒能够反复使用。

有益效果

1)、超滤膜表面预沉积的碳纳米纤维相当于一个简易的膜层，优先吸附污 染物，减少膜污染。

2)、超滤膜表面预沉积的碳纳米纤维源丰富，大大降低操作成本。

3)、超滤膜表面预沉积的碳纳米纤维与超滤膜是物理沉积，待反应后，用 塑料刮片将其轻轻刮掉再用去离子水洗即可将其完全除去。

4)、本发明方法操作简单，成本低廉，且易于规模化使用和推广。

附图说明

图1、实施案例一中在聚偏氟乙烯超滤膜表面预沉积负载量为24g/m²的细 菌纤维素对有机物牛血清蛋白(BSA)溶液的吸附通量衰减图。

图2、实施案例二中在聚偏氟乙烯超滤膜表面预沉积负载量为24g/m²的细 菌纤维素对有机物海藻酸钠(SA)溶液的吸附通量衰减图。

图3、实施案例三中在聚偏氟乙烯超滤膜表面预沉积负载量为12g/m²的由 乙醇和N-甲基吡咯烷酮改性的细菌纤维素对有机物牛血清蛋白(BSA)溶液的 吸附通量衰减图。

图4、实施案例四中在聚偏氟乙烯超滤膜表面预沉积负载量为12g/m²的由 乙醇和N-甲基吡咯烷酮改性的细菌纤维素对有机物海藻酸钠(SA)溶液的吸附 通量衰减图。

图5、气凝胶细菌纤维素和煅烧后细菌纤维素的扫描电子显微镜图(SEM)。

具体实施方式

下面结合附图与实施案例对本发明方法做进一步说明。应理解，这些案例 仅限于说明本发明方法，而不用于限制本发明的使用范围。

实施案例一