[发明专利]一种纳米锥结构聚吡咯/金属网多孔过滤膜及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种纳米锥结构聚吡咯/金属网多孔过滤膜及其制备方法与应用。所述方法为：(1)金属滤网表面喷砂处理，在滤网表面制备具有微岛和微沟壑的结构；(2)通过电化学方法在金属网表面沉积平滑聚吡咯膜层；(3)在聚吡咯膜层表面电化学沉积纳米锥结构的聚吡咯。该功能化的复合滤膜可以实现超快的油水分离，可以分离各种污水，同时该功能膜具有很好的机械稳定性和抗腐蚀特性，可以反复使用。

技术领域

本发明属于污水处理功能膜制造技术领域，具体涉及一种纳米锥结构聚吡咯/金属网多孔过滤膜及其制备方法与应用。

背景技术

在石油的开采和运输中，石油泄漏现象屡见不鲜。石油泄漏会导致严重的水域污染，威胁生态环境。针对水域油污处理具有很多种方法，包括吸油材料吸附法、功能膜分离法、分散剂降解法等等。其中通过功能膜分离方法具有方便，快捷，低成本，环保低能耗等优势，所以受到很多研究者的关注。超疏水/超亲水材料被广泛用作油水分离膜，它能选择性地吸附油相/水相，以达到油水分离的效果。有研究以镁合金为基体，其表面分别经过前处理、低氟活化、离子溶液电沉积处理后制备铝膜，再用提拉法在铝膜表面涂覆具有超疏水功能的纳米SiO₂颗粒，这种方法需要多次操作才能实现超疏水的效果；还有研究者将聚合物微球沉积在基质上获得一种超疏水的分离膜，但是涂层与基体的结合不够稳定，容易脱落。此外，有研究者通过静电纺丝技术制备出ABS/ZnO纳米复合膜用作油水分离的功能膜，但是这个技术难以实现大面积制备，而且制备成本较高，材料重复使用性能较差。同时，目前制备油水分离膜的技术都很难进一步提高分离速率。

因此，基于目前油水分离功能膜的制备难点和使用局限性，我们通过方便、可控、环保的电化学制备了具有纳米结构的聚吡咯/金属网复合功能膜，实现快速油水分离功能。聚吡咯是一种高电导率、易合成、环境稳定性好的导电聚合物，聚吡咯膜能够提高金属腐蚀电位，保护金属不受腐蚀。专利200710037333.1公开了一种全程疏水性聚吡咯膜的制备方法：以玻璃为基体，在表面涂敷嵌段共聚物膜，之后在膜表面选择性沉积聚吡咯薄层，控制聚吡咯在氧化态、还原态下都具有疏水性，实现了油水分离功能，但是制备工艺复杂，分离膜与基体的结合强度受到限制，重复利用率不高。使用聚吡咯来改善过滤膜实现油水分离的技术目前还较少。

发明内容

为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种纳米锥结构聚吡咯/金属网多孔过滤膜的制备方法，通过喷砂处理和电化学方法，在金属网表面接枝聚吡咯纳米锥。首先，通过喷砂处理在钛网表面构建微米结构的小岛，然后通过电化学方法在金属网表面沉积平滑聚吡咯膜层，最后在聚吡咯膜层表面电化学沉积纳米锥结构的聚吡咯。

本发明的另一目的在于提供上述方法制得的一种纳米锥结构聚吡咯/金属网多孔过滤膜，该功能化的复合滤膜可以实现超快的油水分离，可以分离各种污水，比如碱性污水，酸洗污水，细菌感染的污水等等，同时该功能膜具有很好的机械稳定性和抗腐蚀特性，可以反复使用。

本发明的再一目的在于提供上述一种纳米锥结构聚吡咯/金属网多孔过滤膜在油水分离中的应用。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种纳米锥结构聚吡咯/金属网多孔过滤膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)对金属滤网表面进行喷砂处理，使其具有微岛和微沟壑结构，得到喷砂金属滤网；

(2)选用三电极模式，导电金属为对电极，步骤(1)中的喷砂金属滤网为工作电极，电解质为含吡咯的盐溶液，并采用恒电压法控制电化学反应，将聚吡咯平滑沉积在喷砂金属滤网表面；

(3)选用三电极模式，导电金属为对电极，步骤(2)中沉积有平滑聚吡咯的喷砂金属滤网为工作电极，电解质为含吡咯和萘磺酸的磷酸盐缓冲溶液，并采用恒电流方法控制电化学反应，将纳米锥结构的聚吡咯沉积在平滑聚吡咯表面，得到纳米锥结构聚吡咯/金属网多孔过滤膜。

优选的，步骤(1)所述金属滤网为钛、铜和不锈钢金属滤网中的一种。