[发明专利]一种高效过滤水中微污染物的复合膜制备方法

说明书

本发明公开了一种高效过滤水中微污染物的复合膜制备方法。包括如下步骤：将功能化β‑环糊精作为制膜添加剂与成膜聚合物、致孔剂、交联剂按设定配比溶解在溶剂中，配成铸膜液，通过功能化β‑环糊精在铸膜液中的适度原位交联，采用浸没沉淀相转化法制备可高效过滤有机微污染物的复合膜。所述复合膜保持较高透水性的同时，对水中的微污染物具有很高的去除率。该复合膜不仅能过滤去除浮游生物、藻类、细菌、蛋白、胶体、病毒等污染物，还能吸附去除抗生素、激素、塑化剂等有机小分子微污染物。所述复合膜的制备工艺简单、可控、成本低，可以广泛应用于家用净水、污水处理、水质净化等分离领域，是一种高效、稳定的水处理材料，具有广泛的应用价值。

技术领域

本发明涉及提出一种高效过滤水中微污染物的复合膜制备方法，涉及吸附与膜分离技术，属于功能型膜材料领域。

背景技术

近年来人类水质有所改善，随着经济的发展以及现代化的加速，人类物质、文化水平得到显著提高，生活的精细度也随之提升，人们对于水质的要求也越来越高，包括饮用水和生活用水。因此，水处理的要求也显著提高，水处理技术随之急需提高。目前，水处理技术主要有絮凝沉淀法、膜分离法、离心分离法等。絮凝沉淀法需要静置沉淀后分离实现水体净化，而且只适用于污染物浓度较大的水体，是一种效率偏低、分离精细度低的水处理法；离心分离法则是在分离过程中需要大量能耗，且分离精度不高，是一种能耗高、精度低的分离法。膜分离技术主要通过膜自身孔径的筛分效应来实现分离，不需要额外的能耗，分离精度可控，是目前广泛应用的一种高效、操作简单的分离技术。

随着环境污染的加剧，导致水体中含有大量有机微污染物如多环芳烃、残留农药、增塑剂、抗生素、激素等。这些有机微污染物会对人类身体产生极大的危害，包括造成人体内分泌失调，破坏身体免疫机制，致癌、致畸、致病变，产生生殖疾病，影响儿童发育，导致性早熟、智力低下，损害肝脏和引起心血管疾病等。针对水体中此类有机微污染物的去除，传统的膜分离技术已经无法有效应对，尽管反渗透膜可以通过孔径筛分过滤去除这些有机微污染物，但是极小的水通量以及需要额外的高压严重影响了实际应用的效率。相比用于蛋白质的分离和提纯的传统膜色谱技术，净水膜色谱技术是一种结合膜分离和吸附分离的高效净水技术，利用传统膜的孔径筛分效应过滤较大尺寸污染物，以及膜色谱吸附有机微污染物的双重作用，实现快速高效的水质净化。净水膜色谱技术的核心是膜色谱介质即分离膜材料，其很大程度上依赖于分离膜中的吸附配基，能否高效吸附去除水中的有机微污染物决定于其中的吸附基团。因此，寻求一种可作为吸附基团用于分离膜中的吸附材料十分关键，同时能否将吸附基团有效固定在分离膜中起到高效吸附的作用是研究者需要解决的难题。

吸附分离膜结合了孔径筛分和特异性吸附两大特性，被用于水体的净化已有相关专利报道。在专利200910230074.3中，采用相转化法制备了一种基于磺酸树脂的重金属离子选择性吸附聚合物材料，用于水中重金属离子的脱除或贵金属的富集、回收，并可以在酸洗后实现再生和循环使用。在专利号201510907970.4中，制备了一种树脂复合吸附膜，可以通过树脂的含量调控吸附能力以及膜强度，应用于海水中溴素的高效提取。在专利号201410689361.1中，采用溶胶凝胶法制备了一种多孔吸附膜，可以用于处理含重金属、有机物的废水，并表现出优异的吸附效果，饱和吸附量较高。尽管这些材料对于重金属离子等具有较高的饱和吸附量，实际应用中不仅需要考虑饱和吸附量同时还要考虑到吸附速率，即静态吸附和动态吸附性能均要较高，这样才能做到高效的吸附分离有机微污染物。因此，通过吸附剂的选择构建一种新型复合膜，用于高效吸附去除有机微污染物的研究具有重要意义。