[发明专利]具有选择氧化功能的聚丙烯腈-碳纳米管电活性膜及应用

权利要求书

1.一种具有选择氧化功能的聚丙烯腈-碳纳米管电活性膜，其特征在于：包括上层的聚丙烯腈分离层和下层的碳纳米管电活性层，且碳纳米管电活性层位于聚丙烯腈分离层的背面，聚丙烯腈分离层的正面孔径为2-8nm，电导率为50-200S/m，聚丙烯腈分离层和碳纳米管电活性层通过导电聚合物聚苯胺进行交联；

所述的聚丙烯腈-碳纳米管电活性膜由如下步骤制备得到：

1）聚丙烯腈分离层的制备及水解：

配制聚丙烯腈铸膜液，采用非溶剂相转化法制备聚丙烯腈膜，使聚丙烯腈膜背面与NaOH溶液接触发生水解；聚丙烯腈膜背面与NaOH溶液接触时间为2-8min；

2）碳纳米管电活性层负载：

配制碳纳米管分散液，使聚丙烯腈膜背面朝上抽滤碳纳米管分散液，在聚丙烯腈膜的背面形成碳纳米管电活性层；所述碳纳米管为羧基化碳纳米管；

3）交联：

在负载了碳纳米管电活性层的聚丙烯腈膜背面滴加液层厚度为2-3 mm的苯胺溶液，一段时间后将苯胺溶液倒掉并维持膜背面湿润状态；再在膜背面滴加液层厚度为2-3 mm的过硫酸铵溶液进行反应，利用苯胺原位聚合反应实现交联；再将过硫酸铵溶液倒掉并维持膜背面湿润状态继续进行交联反应，得到聚丙烯腈-碳纳米管电活性膜；

其中，聚丙烯腈膜背面与苯胺溶液接触的时间为4-6min，聚丙烯腈膜背面与过硫酸铵溶液接触的时间为4-6min，倒掉过硫酸铵溶液后继续反应时间为4-6 h。

2.根据权利要求1所述的具有选择氧化功能的聚丙烯腈-碳纳米管电活性膜，其特征在于：所述步骤1）中聚丙烯腈铸膜液的聚丙烯腈质量分数为18%-22%。

3.根据权利要求1所述的具有选择氧化功能的聚丙烯腈-碳纳米管电活性膜，其特征在于：所述步骤1）中NaOH溶液的浓度为1-2mol/L，NaOH溶液温度为40-60℃。

4.根据权利要求1所述的具有选择氧化功能的聚丙烯腈-碳纳米管电活性膜，其特征在于：所述羧基化碳纳米管的羧基含量为2%-4%；碳纳米管分散液质量分数为0.02%-0.08%，分散液体积为50-100 mL。

5.根据权利要求1所述的具有选择氧化功能的聚丙烯腈-碳纳米管电活性膜，其特征在于：所述步骤3）中苯胺溶液为苯胺-稀盐酸溶液，其中苯胺浓度为0.1-0.5mol/L，盐酸浓度为1-2mol/L；过硫酸铵溶液为过硫酸铵-稀盐酸溶液，其中过硫酸铵浓度为0.1-0.5mol/L，盐酸浓度为1-2 mol/L。

6.一种如权利要求1所述的具有选择氧化功能的聚丙烯腈-碳纳米管电活性膜的应用，其特征包括：用于城市污水厂生物处理二级出水，聚丙烯腈-碳纳米管电活性膜在过滤污水时作为阳极连接直流电源，对有毒有害小分子有机污染物的氧化降解率高于80%，大分子有机污染物的氧化降解率低于10%。

7.根据权利要求6所述的具有选择氧化功能的聚丙烯腈-碳纳米管电活性膜的应用，其特征在于：直流电源电压为0.5-2.5V。

8.根据权利要求6所述的具有选择氧化功能的聚丙烯腈-碳纳米管电活性膜的应用，其特征在于：有毒有害小分子有机污染物的分子量为200-500道尔顿，包括抗生素、内分泌干扰物；大分子有机污染物为微生物胞外聚合物，包括多糖、蛋白质与腐殖质。