[发明专利]一种聚吡咯/纳米金属晶/高聚物纳滤导电膜制备方法

说明书

本发明公开了一种聚吡咯/纳米金属晶/高聚物纳滤导电膜制备方法。其包括以下步骤：(1)将高分子稳定剂和表面活性剂溶解于有机溶剂中，在所得溶液中加入纳米颗粒，超声分散；(2)将高聚物前体物加入步骤(1)所得溶液中，搅拌，冷却；(3)将质量分数为1‑10％的吡咯单体加入步骤(2)所得溶液中，搅拌，静置，得到铸膜液；(4)将步骤(3)所得铸膜液刮制出厚度为100～300微米的平板膜；(5)将步骤(4)所得平板膜置入相转化溶液中，所述相转化溶液含有氧化剂。本发明方法制备的纳滤导电膜具有高电导率(500‑5000S/m)、可截留分子量大于400的染料及有机物、纯水通量(10‑30L/(m²·h·bar))，达到或优于常见纳滤膜，具有广阔市场应用前景。

技术领域

本发明属于膜分离技术领域，具体涉及一种聚吡咯/纳米金属晶/高聚物纳滤导电膜制备方法。

背景技术

纳滤是一种新型高效的水处理技术，将膜组件浸没于膜生物反应器内，通过静压差推动力将待处理水通过膜组件，通过膜的分离过滤性能，将水中杂质过滤脱除，净水侧得到纯净的水。膜生物反应器具有占地面积小、通量负荷高和出水水质好等优点，然而由于在实际运行中，存在膜污染现象，而导致出水通量降低、膜阻力增大、加压增高、能耗提高等问题，因此，解决膜污染问题是目前膜法水处理领域亟需解决的问题。

针对膜污染这一关键问题，膜污染物控制的方法主要有控制污泥絮体、胶体粒子、硅盐和有机污染物等。近年来，为了控制污染物在膜表面的吸附，除了膜材料改性和运行条件优化外，一种新型电化学辅助抑制膜污染技术受到了广泛关注。但大多数研究者均关注于利用不锈钢网作为基底膜内衬实现膜材料电导率提高，这种制备方式会导致膜材料厚度提高、运行阻力提高等问题。盛国平等人提出了不锈钢网作为导电膜组件，田禹等人研发了一种微生物产电抑制膜污染装置(CN102633360A)，柳丽芬等人发明了一种弱电场强化膜抗污染性能的方法(CN101941759A)，王志伟等人发明了一种内衬金属丝网导电滤膜系统(CN104289114A)。但是上述方式均是采用外部加入不锈钢丝网、或者其他导电高分子作为共混材料，并未使这些材料直接作为电极，抑或是作为阴极的同时而导致膜组件厚度提高和阻力变大。此外，上述制备方式均为微滤膜，有关超滤、纳滤膜的研究较少。

本发明提出了一种新型导电纳滤膜制备方法，本质上来说，本发明是一种原位合成导电纳滤膜方式，区别于外接金属丝网来提高电学性能。本发明所制备的纳滤导电膜具有高电导率、可截留染料和多数大分子有机物、纯水通量达到或优于常见纳滤膜。该膜可作为阴极使用，通电后，该导电纳滤膜具备抗污染、自清洁和降解有机物的多重功能。

发明内容

本发明提供一种聚吡咯/纳米金属晶/高聚物纳滤导电膜制备方法。

所述新型聚吡咯/纳米金属晶/高聚物纳滤导电膜的膜厚度为20～80μm，依次的主要步骤和工艺为：

(1)首先，将高分子稳定剂和表面活性剂溶解于有机溶剂中，溶解温度为20-30℃，搅拌溶解1-2h；而后将纳米颗粒加入上述溶液中，利用超声震荡方式分散纳米颗粒至均一，超声时间1-3h；而后，将高聚物前体物加入到前述溶液中，温度60-70℃，搅拌时间8-24h，至溶液均一稳定；冷却至20℃，向溶液中加入吡咯单体，质量分数为1-10％，并搅拌6-12h，至溶液颜色均一；所述膜溶液静置1-2h，使溶液中的气泡排尽；

(2)将步骤(1)所得铸膜液利用平板刮膜机在温度为20-30℃，相对湿度为20-50％条件下，于镜面玻璃板上刮制出厚度为100～300微米的平板膜；

(3)待20-40s后，将步骤(2)所得的平板膜协同平板置入相转化溶液中，浸没3h至膜从平板上剥离。所述相转化方式包含了原位氧化聚合原理，所述相转化用溶液为含有特定氧化剂的液相水溶液。

所述步骤1中的高分子稳定剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇或聚乙二醇中的一种，其质量分数为3-9％；