[发明专利]一种沸石分子筛-PVDF-壳聚糖复合超滤膜及其应用

说明书

本发明属于超滤材料领域，具体涉及一种沸石分子筛‑PVDF‑壳聚糖复合超滤膜，由包括以下步骤的方法制成：将聚偏氟乙烯、二元溶剂、聚乙烯吡咯烷酮和纳米沸石按一定比例混合制备成前驱液，进行静电纺丝得到纳米复合纤维，然后涂覆壳聚糖层，即得。本发明复合超滤膜具有良好的亲水性、耐水性，较好的力学性能，壳聚糖涂层可以通过增加润湿性和孔隙率来促进复合超滤膜水通量性能和防污性能，制备形成的杂化超滤膜在水净化领域具有很高的潜力。

技术领域

本发明属于超滤材料领域，具体涉及一种沸石分子筛-PVDF-壳聚糖复合超滤膜的及其应用。

背景技术

近年来，静电纺丝技术已经引起了科研界的广泛关注，因其电纺制备的纳米纤维膜具有诸多重要特征，例如高孔隙率、小孔径、低重量、高表面积体积比和高渗透性等，在水过滤领域的未来有着潜在的应用。通常，理想的过滤膜必须具有高渗透性、良好的亲水性、机械性能和优异的耐化学性，而膜的高表面孔隙率和良好的孔结构对获得高渗透性至关重要。但电纺纤维膜的一个明显的缺陷是其机械性能远低于陶瓷膜，这限制了其在过滤领域的实际应用。为了解决这个问题，通过掺入无机纳米材料，例如TiO₂、Al₂O₃、纳米Ag颗粒和碳纳米管等来制备复合纳米纤维膜，发生杂化反应，产生一些新功能，如高机械性能、良好的热化学稳定性、优异的分离性能等。

中国专利CN104153038B 公开了一种氧化钒掺杂纳米线静电纺丝的制备方法，该纳米线通过静电纺丝、氢还原和掺杂集成技术制备而成，直径为30-60nm且可控，但其制备过程较为复杂。中国专利CN106003934B 制备的四层纳米纤维膜通过热风粘合工艺复合，在水处理过程中会有不稳定性，有层与层剥落的可能性发生。因此，亟需开发一项新技术来解决现有PVDF纤维膜水通量低、防污能力弱、疏水性强等问题。

发明内容

为解决以上问题，本发明提供了一种沸石分子筛-PVDF-壳聚糖复合超滤膜，能有效地解决现有PVDF纤维膜水通量低、防污能力弱、疏水性强等问题。本发明通过以下技术方案实现：

设计一种沸石分子筛-PVDF-壳聚糖复合超滤膜，由包括以下步骤的方法制成：将聚偏氟乙烯（PVDF）、二元溶剂、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）和纳米沸石（MCM-41，购自Sigma-AldrichCompany，西格玛公司）按一定比例混合制备成前驱液，进行静电纺丝得到纳米复合纤维，然后涂覆壳聚糖层，即得。

优选的，所述二元溶剂为二甲基乙酰胺和丙酮的混合溶剂，更优选二者以重量比为1：1-4混合。

优选的，所述二元溶剂、聚乙烯吡咯烷酮、纳米沸石颗粒、PVDF之间的重量比为500：1-7：1-15：100-200；所述聚乙烯吡咯烷酮、纳米沸石颗粒、PVDF粉末之间的重量比更优选2：5：150。

优选的，静电纺丝的参数为：电压：10-25KV，流速：0.1-10ml/h，接收距离：5-20cm，纺丝量：5-30ml，喷射针头：15-24号，滚筒转速：0.1-10m/min；优选为：电压：13KV，流速：0.7ml/h，接收距离：15cm，纺丝量：5ml，喷射针头：18号，滚筒转速：0.5m/min。

本发明沸石分子筛-PVDF-壳聚糖复合超滤膜，具体由以下步骤制成：

（1）配制二元溶剂，加入一定量的聚乙烯吡咯烷酮和纳米沸石颗粒，混合均匀得到溶液；将PVDF粉末（于40-90℃水浴条件下搅拌混合直至）溶解于上述溶液中，共混成均相（放入超声仪中连续超声处理），得到静电纺丝前驱液；

（2）将所得静电纺丝前驱液（置于高压静电场下）进行静电纺丝，得到纳米复合纤维；

（3）将所得纳米复合纤维（于室温下0.5-3天）干燥，再置于烘箱（烘箱温度：100-200℃，热处理时间：0.5-4h）中进行热处理；