[发明专利]一种TiO2/CNTs/PES复合正渗透膜及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种TiO₂/CNTs/PES复合正渗透膜及其制备方法和应用，包括无纺布支撑层、TiO₂/CNTs/PES静电纺丝基膜层以及聚酰胺活性层。制备方法包括：将TiO₂、CNTs超声分散DMF中，加入PES混合搅拌，静置脱泡，得到纺丝液；在无纺布上进行静电纺丝，得到无纺布支撑的TiO₂/CNTs/PES静电纺丝基膜层；采用单体TMC和MPD在TiO₂/CNTs/PES静电纺丝基膜层上层层自组装形成聚酰胺活性层，即得。本发明的复合正渗透膜可用于处理抗生素废水，具有水通量高、耐污染和高抗生素截留率的特点。

技术领域

本发明属于水处理技术领域，特别涉及一种TiO₂/CNTs/PES复合正渗透膜及其制备方法和应用。

背景技术

废水中微量的抗生素难以降解，且容易造成耐药菌和抗性基因的传播，对水生动植物和人类健康潜在危害较大，常规处理方法对其去除效率低，亟需寻找新的方法高效去除抗生素。

正渗透(Forward Osmosis,FO)膜技术是近年来研究较多的一种膜技术，因其低能耗和抗污染的性能，应用前景广。其中静电纺丝技术由于技术先进和应用领域广等优点，最近被用于制备正渗透膜。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种TiO₂/CNTs/PES复合正渗透膜及其制备方法和应用，该膜是基于静电纺丝技术制备的TiO₂/CNTs/PES复合正渗透膜，具备亲水性能好、渗透性能强以及机械性能高的优点，表现出较好的分离性能。本发明膜中TiO₂与CNTs纳米颗粒分散均匀，与PES兼容性良好。本发明的正渗透膜分离技术以几种典型抗生素废水为原料液，NaCl溶液为汲取液，用于处理典型抗生素废水。

本发明的一种TiO₂/CNTs/PES复合正渗透膜，包括：无纺布支撑层、TiO₂/CNTs/PES静电纺丝基膜层以及聚酰胺活性层。

所述TiO₂/CNTs/PES静电纺丝基膜层附着在底部无纺布支撑层上；在所述TiO₂/CNTs/PES静电纺丝基膜层上通过界面聚合层层自组装形成聚酰胺活性层。

本发明的一种TiO₂/CNTs/PES复合正渗透膜的制备方法，包括：

(1)将TiO₂、CNTs超声分散于N,N-二甲基甲酰胺DMF中，加入聚醚砜树脂PES混合搅拌，然后静置脱泡，得到TiO₂/CNTs/PES纺丝液；其中TiO₂、CNTs和PES的质量百分比为0.05-0.45％:0.05-0.2％:26-27％；

(2)采用步骤(1)制得的TiO₂/CNTs/PES纺丝液在无纺布上进行静电纺丝，得到无纺布支撑的TiO₂/CNTs/PES静电纺丝基膜层；

(3)将均苯三甲酰氯TMC溶于烷烃溶剂中，间苯二胺MPD溶于水中，然后在步骤(2)制得的无纺布支撑的TiO₂/CNTs/PES静电纺丝基膜层上层层自组装形成聚酰胺活性层，得到TiO₂/CNTs/PES复合正渗透膜；其中TMC和MPD的质量浓度比为0.1～0.2wt％:1.5～2.5wt％。

所述步骤(1)中超声的时间为25～35min；静置脱泡的时间为1～3h。

所述步骤(1)中混合搅拌的工艺参数为：搅拌为磁力搅拌，搅拌温度为60～70℃，搅拌时间为5～6h。

所述步骤(2)中的无纺布为PET无纺布。