[发明专利]一种具有光响应性和温敏特性复合膜的制备方法和膜的清洗方法在审
申请号: | 201910771517.3 | 申请日: | 2019-08-21 |
公开(公告)号: | CN112403294A | 公开(公告)日: | 2021-02-26 |
发明(设计)人: | 陈莉;曹榕;秦盟盟 | 申请(专利权)人: | 天津理工大学 |
主分类号: | B01D71/78 | 分类号: | B01D71/78;B01D71/40;B01D71/34;B01D71/02;B01D69/12;B01D67/00;B01D69/02;B01D65/02 |
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地址: | 300384 *** | 国省代码: | 天津;12 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 有光 响应 特性 复合 制备 方法 清洗 | ||
本发明涉及一种具有光响应性和温敏特性复合膜的制备方法和膜的清洗方法;将PNIPAm接枝到PVDF上获得PVDF‑g‑PNIPAm;利用PVDF‑g‑PNIPAm和GO共混制备复合膜,其中PVDF为主链,PNIPAm为支链;片状的GO穿插在复合膜中;GO具有优异的光热转换能力,能够快速将吸收的光能转换为热能,使复合膜升温;复合膜的基底为PVDF‑g‑PNIPAm,其中PNIPAm具有温敏特性,当温度高于最低临界温度(LCST)时,PNIPAm的链段由伸展状态变化到收缩状态,PNIPAm遍布在膜表面和膜孔内,链段的变化将直接导致复合膜的有效孔径变大,在外界水的压力下,原来堵塞在膜孔内的牛血清蛋白分子被清洗出来,以此达到了“光清洗”的目的。
技术领域
本发明涉及到膜技术领域,特别涉及到一种智能型高分子复合膜分离技术。
背景技术
膜分离技术现在已经有一百多年的历史了,由于膜分离具有节能、高效、可连续操作、无二次污染、可实现集成、直接放大等特点,一直被广泛的应用于能源、环境、轻工、食品加工、医药卫生、石油化工等领域。膜分离技术一般利用浓度差或外界能量(磁场或电场)作为推动力,继而实现多组分混合物质的分离。且随着膜分离技术的发展,越来越多的带有不同特点的分离膜被研发出来投入使用。
随着人们对分离要求的不断提高,传统的功能性单一的分离膜已经不能满足人们的生产需要。所以研究者们提出了高性能、多功能的智能分离膜。智能膜可对外部刺激,如磁场、电场、压力、PH值、湿度、温度、光照等条件的变化做出反应,产生一些结构变化(渗透性、孔径大小、亲疏水性)。这些性能使人们可直接通过控制外部环境条件的变化来实现对膜通量以及选择性的控制。与传统的分离膜相比较,智能分离膜可自主的对环境刺激做出相应反应的优点,使膜分离技术的应用领域得到了进一步的提高。
聚偏氟乙烯(PVDF)由于机械强度大、化学性质稳定、材料来源广泛等优点已经成为最重要的膜原料来源之一。
纯PVDF膜具有两个明显的缺点,第一:膜的疏水性较强,这一点使膜在使用过程中容易遭到污染,这就需要对膜进行反清洗处理或更换新的膜,使时间成本以及经济成本增加。第二:膜无环境响应性,即PVDF膜无法像其它智能分离膜一样对外部环境的刺激做出反应,这一缺点限制了PVDF膜的应用范围。
所以就有研究者提出:通过对PVDF进行改性处理,使这些材料在保持原优点的同时还可以克服亲水性不好、抗污染性能差、无环境响应性等缺点。杨桔利用PNIPAm(聚异丙基丙烯酰胺)成功的制备了具有温敏性的水凝胶,当温度上升至33℃时,凝胶对药物的释放速率明显降低,则将33℃称为PNIPAm的最低临界温度(LCST)。(杨桔.多孔P(NIPAm-co-AAm)水凝胶对蛋白质控制释放的研究[J].功能材料,2013,(第21期))。赵学辉成功的通过改变反洗水组分降低了PVDF的膜污染(赵学辉,胡岩,张宏伟.反洗水组分对PVDF超滤膜污染的影响[J].天津工业大学学报,2018,(第2期))。马志刚利用GO-ZnO改性PVDF膜以提高膜的抗污染性能(马志刚,马聪,王亮,张宏伟.GO-ZnO共混改性PVDF膜的制备及抗污染性能[J].中国给水排水,2018,(第1期))。目前针对PVDF膜的改性主要集中在提高亲水性、抗菌性、抗污染性等方面,很少有人针对PVDF膜易污染、难清洗的特点,对膜进行功能化改性,进而优化膜的清洗方式。
发明内容
本发明针对PVDF膜易污染、难清洗的特点,发明一种具有光响应性和温敏特性复合膜的制备方法和膜的清洗方法;利用GO(氧化石墨烯)的光热转换能力以及PNIPAm的温敏特性,对已完成过滤测试的复合膜进行“光清洗”,复合膜的水通量恢复率(FRR)最高可达95%。
本发明采取以下的技术方案:
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