[发明专利]一种纳米HAP/PVDF杂化膜及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种纳米HAP/PVDF杂化膜及其制备方法和应用，其制备方法采用的是传统的浸没沉淀相转化法，具体为：先通过超声方法将羟基磷灰石纳米颗粒均匀分散在N,N‑二甲基乙酰胺中，再加入一定质量分数比的PVDF和PVP共混制膜。相比于块体或微米HAP，本发明采用纳米HAP，其具有更大的比表面积，对有机染料表现出更高的吸附能力，从而能更高效地实现工业废水的净化。并且纳米羟基磷灰石材料来源丰富、环保无毒；制备方法简单，易于操作；处理工业废水工艺简单，能够有效地去除有机染料，在工业废水处理领域能够得到广泛的应用。

技术领域

本发明属于污水处理和环境治理领域，具体涉及一种纳米HAP/PVDF杂化膜及其制备方法与应用。

背景技术

如今，随着社会和经济的飞速发展，日益频繁的工业活动排放的有机废弃物、印染废水中的有机污染物等对环境造成了严重的污染，这使得我们面临着严峻的水体污染和治理问题。而我国又是纺织大国，每年都会产生大量的印染废水，印染废水中的染料许多都是芳香族、稠环芳香族或杂环化合物，这些化合物不仅有毒而且难以被生物降解，进入人体后会诱发癌症和器官病变。如果不对水体中有机污染物进行有效处理，将会带来严重的生态问题，会对人们的健康造成严重危害。因此，废水中染料的去除一直是人们十分关注的热点问题。

废水中染料的主要去除方法包括以下几种：离子树脂交换法、电解法、反渗透法、电渗析法、蒸发浓缩法、化学法、溶剂萃取法、膜分离法、吸附法等。其中吸附法具有吸附量大、效率高、速度快且操作简便等优点，是去除废水中有机污染物较为有效的方法；但是大多数常规吸附剂是以粉末形式使用的，这使得它们难以从废水中分离出来，不能实现循环利用。对于粉末状吸附剂，几乎所有的吸附试验都只能静态吸附下进行，不适合用于染料的动态去除。

目前分离膜形式的吸附剂因其易于分离而受到了广泛关注，它具有操作简单、吸附速率快以及后处理简单等优点。与相应的粉末吸附剂相比，没有二次环境污染（由粉末吸附剂的损失引起），不仅适用于静态吸附有机染料，还适用于动态去除有机染料。此外，膜形式的吸附剂也有利于暴露活性部位，从而有利于提高吸附剂的吸附能力。

聚偏氟乙烯（PVDF）是一种性能优良的膜材料，属于线性半结晶含氟聚合物。近年来，PVDF膜由于具有机械强度与坚韧度高、热稳定性好、化学稳定性好等优点而得到了广泛的研究，是目前超滤膜制备过程中应用最广泛的膜材料之一。单纯的PVDF膜由于固有的疏水性能，使其在去除废水中有机染料方面受到了一定的限制。羟基磷灰石（HAP）是牙齿和骨骼的主要无机成分，生物相容性良好。除了可以作为性能优异的骨缺损修复材料外，HAP优良的离子交换性能以及超高吸附能力使其对大多数有机污染物具有良好的吸附固定作用，在处理污水过程中不会造成二次污染，是一种新型环境友好功能材料。相比于块体或微米HAP，纳米HAP 具有更大的比表面积，对有机染料表现出更高的吸附能力，是一种性能优异的吸附剂。高吸附性能的纳米HAP/PVDF杂化膜不仅保留了PVDF原膜优良的物理性能，还赋予杂化膜超高的吸附能力，不仅适用于静态吸附有机染料，还适用于动态去除有机染料，没有二次污染，能够实现循环利用。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种纳米HAP/PVDF杂化膜及其制备方法与应用。本发明采用纳米羟基磷灰石与PVDF混合，能够有效的去除有机染料，没有二次污染；并且原材料来源丰富、经济环保无毒；制备方法简单，易于操作，在工业废水处理领域有广泛的应用前景。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种纳米HAP/PVDF杂化膜的制备方法，包括以下步骤：

1）将羟基磷灰石纳米颗粒溶于N，N-二甲基乙酰胺中，在200W、25℃下超声处理1h，使羟基磷灰石纳米颗粒均匀分散在溶液中，得羟基磷灰石纳米颗粒分散液；