[发明专利]一种基于碳纳米管有序排列的聚氯乙烯超滤膜及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种基于碳纳米管有序排列的聚氯乙烯超滤膜的制备方法，其特征在于包括以下操作步骤：

(1)将FeCl₃·6H₂O、FeSO₄·7H₂O和碳纳米管混合，加入去离子水，室温下超声处理10～60min，得到黑色悬浊液，然后在氮气保护下，搅拌升温至55～70℃，滴加NaOH溶液至pH>12，反应1～1.5h，冷却过滤，沉淀物用去离子水洗涤至中性后真空干燥12～24小时，研磨得到具有磁性的碳纳米管；

(2)将具有磁性的碳纳米管超声分散于溶剂中，依次将聚氯乙烯、成孔剂加入，搅拌8～20h溶解共混均匀，形成铸膜液；

(3)将配制好的铸膜液脱泡后，置于支撑物上进行涂膜，然后在垂直于支撑物的方向上施加强度为200～400Oe的磁场，使膜在磁场下作用5～10min；

(4)将步骤(3)处理后的膜在空气中停留30～60s后以与液面成60～90°的角度浸入去离子水中进行溶剂交换，得到碳纳米管有序排列的聚氯乙烯超滤膜。

2.根据权利要求1所述的一种基于碳纳米管有序排列的聚氯乙烯超滤膜的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的FeCl₃·6H₂O、FeSO₄·7H₂O和碳纳米管加入的质量份为：FeCl₃·6H₂O 0.97～4.48份，FeSO₄·7H₂O 0.50～2.30份，碳纳米管0.1～2份。

3.根据权利要求1所述的一种基于碳纳米管有序排列的聚氯乙烯超滤膜的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的碳纳米管是指外径为10～40nm，长度<2μm，纯度>97％，比表面积为100～210m²/g的碳纳米管。

4.根据权利要求1所述的一种基于碳纳米管有序排列的聚氯乙烯超滤膜的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述的溶剂是指N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺和N-甲基吡咯烷酮中的一种或两种以上的混合物；所述的聚氯乙烯是指聚合度为1000～3000的聚氯乙烯；所述的成孔剂是指聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、甘油、丙二醇、乙二醇、丙酮、草酸和氯化锂中的一种或两种以上的混合物。

5.根据权利要求4所述的一种基于碳纳米管有序排列的聚氯乙烯超滤膜的制备方法，其特征在于：所述的成孔剂是指平均分子量为5000～200000的聚乙烯吡咯烷酮。

6.根据权利要求1所述的一种基于碳纳米管有序排列的聚氯乙烯超滤膜的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述的超声分散是指在频率为20～60kHz的条件下超声分散0.5～1.5h。

7.根据权利要求1所述的一种基于碳纳米管有序排列的聚氯乙烯超滤膜的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述的具有磁性的碳纳米管、聚氯乙烯、成孔剂及溶剂的质量百分含量为：具有磁性的碳纳米管0.05～5％、聚氯乙烯5～22％、成孔剂1～10％，余量为溶剂。

8.根据权利要求1所述的一种基于碳纳米管有序排列的聚氯乙烯超滤膜的制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述的脱泡是指静置12～30h脱泡；所述的支撑物是指平滑的聚酯无纺布、碳纤维或玻璃板；所述涂膜的厚度为150～450μm。

9.一种基于碳纳米管有序排列的聚氯乙烯超滤膜，其特征在于：通过权利要求1～8任一项所述的制备方法制备得到。

10.权利要求9所述的基于碳纳米管有序排列的聚氯乙烯超滤膜在蛋白质分离、工业废水处理、中水回用领域中的应用。