[发明专利]一种用于提取垃圾渗滤液膜浓缩液中腐殖酸的仿生纳滤膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于提取垃圾渗滤液膜浓缩液中腐殖酸的仿生纳滤膜及其制备方法。本发明仿生纳滤膜的制备方法包括如下步骤：首先，将聚乙烯亚胺、氧化剂、盐酸多巴胺溶解于在三羟甲基氨基甲烷盐酸盐缓冲溶液中，充分混合后制备膜改性液；然后，将不同截留分子量的基膜固定于界面反应的装置中，倒入膜改性液并与基膜表面充分接触进行沉积反应；最后，经过一段时间反应后，基膜表面可生长一层聚多巴胺仿生层，将改性后的基膜取出进行清洗，即可得到仿生纳滤膜。该仿生纳滤膜可大幅度提升腐殖酸的截留率，从而实现对垃圾渗滤液膜浓缩液中腐殖酸的富集、浓缩与提取；另外，聚多巴胺仿生层的高度亲水性赋予了仿生纳滤膜优异的抗污染性能。

技术领域

本发明属于纳滤膜技术领域，具体涉及一种用于提取垃圾渗滤液膜浓缩液中腐殖酸的仿生纳滤膜及其制备方法。

背景技术

目前，膜生物反应器和纳滤/反渗透耦合工艺已经成为处理垃圾渗滤液的普遍技术。然而，这种双膜耦合工艺所产生的浓缩液正演变为棘手的环境难题，通常膜浓缩液的体积占比垃圾渗滤液总量的25%左右。

垃圾渗滤液膜浓缩液中富含腐殖酸及较高的盐度，其可生物降解性极不理想，无法进一步通过生物降解的方法进行处理。随着人们对环境可持续性理念的深入理解，这些垃圾渗滤液膜浓缩液可被视为一种潜在的资源，所富含的腐殖酸是促进植物生长的有机肥料。因此，对垃圾渗滤液膜浓缩液中腐殖酸的有效提取是实现其资源化处理的关键。

纳滤技术是一种有效的分离技术，可通过空间排斥和静电排斥作用截留分子量大小为200-1000 Da的有机物，在去除小分子量的腐殖酸（分子量为300-3000 Da）具有较强的应用潜力。然而，目前的商用纳滤膜其表面亲水性能较低，腐殖酸等有机物易通过疏水效应吸附在膜表面，造成膜污染并影响纳滤膜的过滤性能。

多巴胺自聚合仿生改性是一种改善膜表面亲水性、缓解膜污染及提升膜过滤性能的有效手段。多巴胺自聚合可促进亲水性仿生层在基膜表面的粘附，以增强纳滤性能。一般来说，仿生纳滤膜的性能很大程度上取决于聚多巴胺的沉积及其涂层的稳定性。然而，仅在微碱性条件下，要在基膜表面沉积并形成完整、致密的仿生层是极其困难的。这个过程需要非常长的反应时间，而且所形成的仿生层多半是非常粗糙且其性能不稳定。为了解决这一难题，本发明提出采用强氧化剂加速、促进聚多巴胺仿生层在基膜表面的生长，以获得分离性能优异的仿生纳滤膜，从而实现对垃圾渗滤液膜浓缩液中腐殖酸的有效提取。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于提取垃圾渗滤液膜浓缩液中腐殖酸的仿生纳滤膜及其制备方法，该方法简单、便捷，可实现规模化生产。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

1) 将聚乙烯亚胺和氧化剂溶解于在三羟甲基氨基甲烷盐酸盐缓冲溶液中，再加入盐酸多巴胺；充分混合后，获得膜改性液；

2) 将不同截留分子量的基膜固定于界面反应的装置中；倒入膜改性液，使其与基膜表面充分接触并进行沉积反应；经过一段时间反应后，将改性后的基膜取出进行清洗，即可得到用于提取垃圾渗滤液膜浓缩液中腐殖酸的仿生纳滤膜。

优选地，步骤1）所述的氧化剂为H₂O₂/CuSO₄、芬顿试剂、高碘酸盐、过硫酸盐中的一种或几种，其可快速地引发多巴胺的自氧化，并与聚乙烯亚胺通过迈克尔加成或席夫碱反应沉积在基膜表面，以形成致密、光滑、高亲水性的仿生层。

优选地，步骤1）所述膜改性液中盐酸多巴胺的浓度为1.06×10^-2 mol/L，聚乙烯亚胺的浓度为5.3×10^-3~1.06×10^-2 mol/L，氧化剂的浓度为7.1×10^-3~1.41×10^-2 mol/L。

优选地，步骤1）所述三羟甲基氨基甲烷盐酸盐缓冲溶液的pH值为8.5。