[发明专利]一种有机染料去除功能的抗污染平板膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种有机染料去除功能的抗污染平板膜及其制备方法，包括氧化纳米炭黑的制备、铸膜液的配制、氧化纳米炭黑/PVDF平板膜的制备三大步骤；(1)所述氧化纳米炭黑的制备具体为：将干燥后的纳米炭黑置于饱和过硫酸铵的硫酸溶液中，质量体积比为0.1～10％,在室温下持续搅拌48h后，离心分离并洗涤至pH为中性，最后将氧化纳米炭黑置于80℃鼓风干燥箱下干燥至恒重，备用：(2)所述铸膜液的配制具体为：按质量比为1:0.01～1：0.2称取PVDF和步骤(1)制得的氧化纳米炭黑，加入放有N‑N二甲基甲酰胺的容器中，加入致孔剂；将上述溶液置于50～80℃水浴中，充分搅拌使得氧化纳米炭黑分散均匀，4小时后取出，于70℃的鼓风干燥箱中静置脱泡得到铸膜液。

技术领域

本发明涉及功能膜材料研制及分离技术领域，尤其是一种有机染料去除功能的抗污染平板膜及其制备方法。

背景技术

近年来，染料工业的发展迅速导致了大量印染废水的急剧增加。其成分复杂，往往含有大量有毒有害的化学物质，并具有难以生物降解及降解产物易产生二次污染的特点，这给此类废水的处理带来了很大的挑战。传统的印染废水处理方法有化学法、生物降解法、物理法等。其中，生物法处理时间长，效果不稳定，且容易产生苯胺等生物毒性更大的降解物；化学法以高级氧化技术为主，对染料降解性能较好，但是对催化剂的回收比较困难、易损失，且能耗大；同时降解产物也有可能会对环境造成二次污染；物理法主要有吸附、膜分离等，吸附法是利用多孔性固体材料(如活性炭、硅藻土等)吸附水体中的染料分子，从而达到净化目的。

相较于以上的传统分离技术，膜分离技术具有能耗低、无相变、分离效率高、操作便捷、易于放大，可与其他技术集成等优势，从而被广泛应用于人类生活和生产之中。而在膜分离技术中，超滤膜具备制备工艺简单、操作压力小、水通量大的优点。然而，超滤膜分离技术单独应用时，仍具有以下的缺陷，如抗污染性能差，由于PVDF强疏水性，极易吸附由有机物构成的染料分子，造成模孔堵塞，产生不可逆的膜污染，采用常规的物理冲洗很难实现较大的膜通量的再生。即使采用的化学清洗可有效实现通量再生，但会降低膜的机械强度；渗透性差。另外，超滤膜具有较大的渗透通量会随着浓差极化和滤饼层的形成而迅速降低，分离效果不佳。而且，超滤膜的孔径远大于染料分子，无法通过单纯的筛分机制实现截留。因此，必须借助对染料的吸附和电荷排斥作用，如Donnan效应。实际上，纯PVDF膜的表面电荷及官能基团极少，从而又导致其无法实现对染料的长效截留。因此，提高超滤分离膜对染料的截留率和抗污染能力，实现长效的染料去除是将超滤分离膜应用于染料废水处理的关键条件。

发明内容

本发明旨在提供一种具有高染料去除和抗污染性能的有机染料去除功能的抗污染平板膜及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明提供的技术方案是：

一种有机染料去除功能的抗污染平板膜，包括氧化纳米炭黑的制备、铸膜液的配制、氧化纳米炭黑/PVDF平板膜的制备三大步骤；

(1)所述氧化纳米炭黑的制备具体为：将干燥后的纳米炭黑置于饱和过硫酸铵的硫酸溶液中，质量体积比为0.1～10％,在室温下持续搅拌48h后，离心分离并洗涤至pH为中性，最后将氧化纳米炭黑置于80℃鼓风干燥箱下干燥至恒重，备用：

(2)所述铸膜液的配制具体为：按质量比为1:0.01～1：0.2称取PVDF和步骤(1)制得的氧化纳米炭黑，加入放有N-N二甲基甲酰胺的容器中，加入致孔剂；将上述溶液置于50～80℃水浴中，充分搅拌使得氧化纳米炭黑分散均匀，4小时后取出，于70℃的鼓风干燥箱中静置脱泡得到铸膜液；

(3)所述氧化纳米炭黑/PVDF平板膜的制备具体为：将铸膜液倒在洁净的玻璃片上，用刮膜刀快速刮制厚度为0.25微米的平板膜，将溶剂在空气中的蒸发控制在15s,然后浸入20℃的恒温去离子水凝固浴中，待膜从玻璃板上剥离，用去离子水浸泡24h，即制得复合膜。

步骤(1)所述转速为11000-13000rpm。