[发明专利]碳纳米材料/聚合物导电杂化膜的制备及膜污染监测技术

权利要求书

1.一种碳纳米材料/聚合物杂化多功能导电过滤膜的膜污染实时在线监测方法，其特征在于：主要步骤为：

步骤1：采用加热回流的方式将原始的碳纳米管P-CNTs用混酸处理进行功能化改性得到功能化的碳纳米管f-CNTs，混酸的体积比为浓硫酸∶浓硝酸＝3∶1，加热温度50-90℃，回流时间2-10h，功能化碳纳米管作为聚合物的纳米填料，其含量相对于溶质质量的百分比为1-5％；

步骤2：以普通石墨粉为原料，采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯GO，配制一定浓度的氧化石墨烯溶液作为成膜的凝固浴，氧化石墨烯的浓度为0.5g/L；

步骤3：将纳米填料和添加剂溶于有机溶剂中以超声功率为60-120W的水浴超声分散1-5h的时间得到均匀分散液，向分散液中加入一定量的溶质在加热温度为50-90℃时加热搅拌3-9h的时间，形成铸膜液，将铸膜液放在温度为20-50℃的真空烘箱中进行真空脱泡12-48h的时间，用刮膜棒刮膜并将其放到温度为20-50℃的凝固浴中至溶剂完全去除得到导电性能优异的导电过滤膜；

步骤4：将制备的导电过滤膜放到带有弹簧电极的膜池中，其中膜与弹簧电极相接触，并用导线将弹簧电极与电阻测试仪器相连，实时测量膜的表面电阻随时间的变化；通过监测水处理过程中膜表面电阻的变化来探测膜的污染程度，达到实时在线检测膜污染状况并根据膜污染情况决定是否对膜实施反冲洗的控制，以达到膜的高效利用；

导电过滤膜制备过程中各组成成分的质量百分比含量如下：

所述添加剂包括聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚甲基丙烯酸甲酯；

所述聚合物包括聚偏氟乙烯、聚砜、聚醚砜；

所述有机溶剂包括N-N-二甲基乙酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于在一定压力下，过滤牛血清蛋白BSA溶液时，一定频率下，在一定的时间内过滤污染物溶液，记录膜表面电阻及渗透过膜的水的体积随时间的变化规律，建立膜的电阻变化量与BSA污染物的关系，操作压力为0.1MPa，BSA溶液浓度为1g/L，频率为100kHZ。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于该膜污染实时在线监测方法可以同时测量通过滤膜的纯水量、膜污染情况和膜的电阻的变化关系，建立膜的表面电阻变化量与不同的膜污染量之间的变化关系，可根据膜的表面电阻变化量快速实现膜污染状况的实时在线监测技术，进而根据膜污染情况做出判断是否对膜实行反冲洗等操作，以达到膜的高效利用。