[发明专利]一种抗污染光催化自清洁纳滤膜及其制备方法

说明书

一种抗污染光催化自清洁纳滤膜及其制备方法。本发明提出一种使用成本低廉的零维纳米材料—碳量子点用于纳滤膜改性的概念。该碳量子点改性后的纳滤膜在对二价盐保持高截留的同时，使水通量有了明显的提升，表现出了较强的抗浓差极化能力。同时，具有光催化活性的碳量子点对纳滤膜进行改性后，使纳滤膜在可见光下具有了自清洁性能。在提升纳滤膜性能的同时，可以降解吸附在膜表面的有机物，表现出了较强的自清洁能力。能够从实质上拓宽纳滤膜的应用范围，延长使用寿命。

技术领域

本发明涉及一种碳量子点改性的自清洁纳滤膜及其制备方法，属于膜分离材料技术领域。

背景技术

随着社会的飞速发展，环境污染问题越来越受到人们的关注。尤其是工业废水的排放，已成为制约社会可持续发展的关键瓶颈。膜技术作为一种低能耗，不需其他化学试剂，对环境友好的独特优点在环境治理方面扮演着重要角色，尤其是在物料分离以及水处理方面的应用备受青睐。纳滤膜是一种介于超滤和反渗透之间的一种水处理技术，平均孔径在1-2 nm之间，主要应用在二价盐的分离和其他小分子物质的分离过程中。

目前，纳滤膜面临的主要问题是通量低、适用范围受限，易污染等。传统纳滤膜的通量不高，同时，在处理含有废水时容易受浓差极化的影响通量降低，同时在处理含有小分子有机物的废水时，膜的表面及膜孔内容易被污染，直接影响纳滤膜的性能，提升水处理成本。因此通过对膜进行改性来制备高通量、高处理技术，具有长期稳定性的自清洁纳滤膜。

发明内容

本发明提出了一种高通量，高离子选择性的光催化自清洁纳滤膜，同时提出使用低成本、低毒的纳米材料构筑快速传输通道的自清洁过渡层的理念。利用碳量子点对纳滤膜进行改性后，通过利用具有光响应，能够在外界光源的刺激下降解有机物的碳量子点来制备高通量、高截留率、高选择性的自清洁纳滤膜。

本发明的第一个方面，提供了：

一种光催化自清洁纳滤膜，是由基膜、保护层、碳量子点过渡层、选择分离层依次复合而成。

在一个实施方式中，所述的保护层是由多巴胺聚合反应得到的。

在一个实施方式中，所述的选择分离层的材质为聚酰胺。

本发明的第二个方面，提供了：

光催化自清洁纳滤膜的制备方法，包括如下步骤：

第1步，提供基膜；

第2步，在基膜的表面制备出保护层；

第3步，在保护层的表面制备出碳量子点过渡层；

第4步，通过界面聚合的方法在碳量子点过渡上制备出选择分离层。

在一个实施方式中，基膜材质可以选自聚醚砜（PES）、聚丙烯腈（PAN）、聚偏氟乙烯（PVDF）等。

在一个实施方式中，第2步中的保护层通过将基膜浸于多巴胺溶液中，并使多巴胺自交联反应得到；多巴胺在水溶液中的浓度范围是0.1～0.4 %，优选是0.2 %，常温反应20min。

在一个实施方式中，第3步是通过将第2步得到的膜浸于碳量子点的水分散液中，使碳量子点负载于膜表面得到；碳量子点的浓度0.1～5 %，在水分散液中还含有活化剂和NaOH。

在一个实施方式中，活化剂是2-氯-1-甲基碘代吡啶。

在一个实施方式中，第4步是通过胺类单体与酰氯类单体通过界面聚合法制备得到。

在一个实施方式中，胺类单体是哌嗪，胺类单体浓度0.1-5 %；酰氯类单体是均苯三酰氯，酰氯类单体浓度0.1-5 %。