[发明专利]一种改性MXene二维层状材料的制备方法、改性微滤膜及应用

说明书

本发明属于过滤膜技术领域，具体是一种改性MXene二维层状材料的制备方法、改性微滤膜及应用，将氨基改性MXene二维层状材料分散在第一极性有机溶剂中，加入缚酸剂搅拌溶解，加入蒽醌‑2‑磺酰氯，在40～60℃以下搅拌1～8小时，过滤，清洗，干燥，获得所述改性MXene二维层状材料；再将所述改性MXene二维层状材料超声分散在第二极性有机溶剂中形成分散液，倒入放置有所述微滤膜的抽滤瓶中，真空抽滤，获得所述改性微滤膜。本发明的改性微滤膜可用于含偶氮染料、硝酸盐等的污水处理。

技术领域

本发明属于过滤膜技术领域，涉及一种改性MXene二维层状材料的制备方法、改性微滤膜及应用。

背景技术

以醌类化合物为主的氧化还原介体在偶氮染料、硝酸盐等含氮污水的处理中具有广泛的应用。氧化还原介体作为电子的传递体提高了偶氮染料、硝酸盐等的厌氧生物降解速率，可提高1至几个数量级。

将醌类化合物固定在膜上是一种提高醌类化合物可回收使用、减少或避免醌类化合物溶解在水中造成二次污染的一种方法，CN103936146B公开了在尼龙膜上修饰固定醌类化合物的方法。但人们期望偶氮染料、硝酸盐等能有更高的促进生物降解速率。

发明内容

本发明的一个目的在于克服现有技术缺陷，提供一种改性MXene二维层状材料的制备方法。

本发明的另一个目的在于提供一种改性微滤膜。

本发明还有一个目的在于提供一种改性微滤膜的应用。

本发明的技术方案如下：

一种改性MXene二维层状材料的制备方法，将氨基改性MXene二维层状材料分散在第一极性有机溶剂中，加入缚酸剂搅拌溶解，加入蒽醌-2-磺酰氯，在40～60℃以下搅拌1～8小时，过滤，清洗，干燥，获得所述改性MXene二维层状材料。

优选的，所述氨基改性MXene二维层状材料为氨基硅烷偶联剂改性MXene二维层状材料。所用氨基硅烷偶联剂选自3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-氨基丙基甲基二乙氧基硅烷、N-(2-氨乙基)-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷、N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三乙氧基硅烷和N-(2-氨乙基)-3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷中的至少一种。

更优选的，所述MXene二维层状材料的层数不超过5层，横向尺寸不超过5μm。

MXene二维层状材料表面含有末端O基团、羟基等活性基团，因此可以与硅烷偶联剂反应，在表面接枝有机官能团。一种氨基改性MXene二维层状材料的方法为：将5重量份氨基硅烷偶联剂加入到100重量份醇水溶液(无水乙醇和水体积比95:5)中，搅拌均匀，加入20重量份MXene二维层状材料，超声分散均匀，常温下搅拌12h或者升温至60℃反应3小时，过滤，清洗，干燥，即获得氨基改性MXene二维层状材料。本发明所使用的MXene二维层状材料为薄层状，层数不超过5层，横向尺寸不超过5μm，可以选自Ti₃C₂-MXene、Ti₂C-MXene、Ti₄C₃-MXene、V₃C₂-MXene、Ti₃ZnC₂-MXene和Ti₂ZnC-MXene中的一种或几种。

所述第一有机溶剂并无特别限制，优选乙酸丁酯、四氢呋喃、乙酸乙酯、丙酮、丁酮和1,4-二氧六环中的至少一种。

优选的，所述氨基改性MXene二维层状材料和蒽醌-2-磺酰氯的重量比为1:0.1～0.3。

优选的，所述缚酸剂选自三乙胺、三乙醇胺、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾、N-乙基二乙醇胺、二甲基乙醇胺和N-甲基二乙醇胺中的至少一种。