[发明专利]一种多孔复合膜的制备方法及其应用

说明书

本发明公开一种多孔复合膜，是由聚合物超滤膜依次经聚多巴胺、两性离子纳米颗粒和铜离子修饰得到的；其中，所述聚多巴胺、两性离子纳米颗粒和铜离子的质量比为(10‑80):(3‑50):(95‑950)。该多孔复合膜由底部至表面依次包括有聚合物超滤膜层、两性离子纳米颗粒选择层和多孔网络结构层，两性离子纳米颗粒选择层与染料阴离子的静电相互作用，以及其具有的尺寸筛分作用，能有效截留水溶性阴离子染料，去除率能达到99％以上；超亲水的多孔网状结构使该膜还保持了较高的截留通量，在截留多种阴离子染料时能够达到100L/(m²·h·bar)。同时，该复合膜还具有较强的抗污性能、抗菌能力，且形貌、膜孔尺寸及亲疏水性可控，在阴离子染料废水处理方面具有巨大的应用前景。

技术领域

本发明涉及功能性复合膜技术领域。更具体地，涉及一种多孔复合膜的制备方法及其应用。

背景技术

我国纺织工业废水量巨大，由于纺织废水中含有重金属、有机污染物和难降解染料等物质，直接排放会对水环境造成不可逆的破坏，因而是废水治理的重点和难点。随着水资源短缺的加剧和环境保护要求的加强，纺织工业废水的处理需求日益增大。而在印染行业中，阴离子染料的应用广泛、生产规模大，因此对阴离子染料废水的分离处理具有重要意义。

与传统的吸附、混凝、氧化、生物降解等处理方法相比，膜分离技术由于其能够在常温运行、操作简单、能耗低、效率高、占地少、易于放大、清洁高效等优点，在处理高色度、高COD值的染料废水方面具有很大潜力。在处理染料废水时，现有的聚合物超滤膜由于孔径较大而导致截留效率低，而纳滤膜虽然能达到较高的分离效率，但由于孔径小常导致处理量小，并且由于聚合物膜本身抗污染能力差，在多次循环分离后，膜表面由于残留了大量染料而导致分离能力和分离效率急剧下降。

因此，为了提高聚合物膜对阴离子染料的处理能力，需要对聚合物超滤膜进行改性处理，以提供一种通量大、分离效率高同时稳定性好、抗污染能力强的分离膜。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种多孔复合膜，该复合膜对考马斯亮蓝、刚果红、伊文思蓝等水溶性阴离子染料的去除率能够达到99％及以上，且截留通量高。

本发明的第二个目的在于提供一种多孔复合膜的制备方法。

本发明的第三个目的在于提供一种多孔复合膜的应用。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

第一方面，本发明提供一种多孔复合膜，所述复合膜是由聚合物超滤膜依次经聚多巴胺、两性离子纳米颗粒和铜离子修饰得到的；其中，所述聚多巴胺、两性离子纳米颗粒和铜离子的质量比为(10-80):(3-50):(95-950)。

优选地，所述多孔复合膜由底部至表面依次包括有聚合物超滤膜层、两性离子纳米颗粒选择层和多孔网络结构层。

本发明提供的多孔复合膜是由聚合物超滤膜依次经过聚多巴胺、两性离子纳米颗粒和铜离子修饰得到的，具体地：首先利用盐酸多巴胺在聚合物超滤膜表面涂覆聚多巴胺，聚多巴胺可使聚合物超滤膜的孔径减小；接着在膜表面沉积一层两性离子纳米颗粒，利用戊二醛的交联，将两性离子纳米颗粒固定在膜表面，形成一层两性离子纳米颗粒选择层；随后将膜浸泡在氯化铜水溶液中，利用两性离子纳米颗粒表面的负电基团与铜离子的静电作用，使铜离子富集在膜表面，最后加入戊二醛进一步反应，形成多孔网络结构，从而得到一种多孔复合膜。需要说明的是，本发明的技术方案中通过改变盐酸多巴胺浓度、聚多巴胺的涂覆温度及时间、两性离子纳米颗粒的尺寸、戊二醛交联浓度及时间、氯化铜水溶液浓度，可以调控多孔复合膜的形貌、膜孔尺寸及亲疏水性，以实现对不同分子量的阴离子染料的可控截留。本发明的多孔复合膜的两性离子纳米颗粒选择层与阴离子染料分子间存在有静电排斥作用，且对阴离子染料分子具有尺寸筛分作用，因此该复合多孔膜具有高的阴离子染料的截留率。

优选地，所述多孔网络状结构的均方根粗糙度为110-300nm。