[发明专利]一种二氧化硅-聚醚砜导电超滤膜的制备方法及其所得的超滤膜与应用

说明书

本发明涉及一种二氧化硅‑聚醚砜导电超滤膜的制备方法及其所得的超滤膜与应用，本发明以亲水碳纤维布作为导电膜基底，为制备稳定高效的导电膜提供了良好的载体，经预处理后，将二氧化硅溶胶以刮膜的方式与其结合，然后采用相转化法将聚醚砜(PES)聚合于薄膜上，得到二氧化硅‑聚醚砜导电超滤膜，二氧化硅以溶胶的形式涂覆在亲水碳纤维布上，二氧化硅与亲水碳纤维布结合牢固，并且不受电化学的影响，二氧化硅起修饰亲水碳纤维布的作用，改善导电膜的亲水性，二氧化硅利用其亲水性使聚醚砜附着牢固，提高了二氧化硅‑聚醚砜导电超滤膜的稳定性，经过8次循环后膜的性能基本保持不变，制备方法简单，成本较低，避免造成二次污染，可大规模推广利用。

技术领域

本发明涉及一种二氧化硅-聚醚砜导电超滤膜的制备方法及其所得的超滤膜与应用，属于膜技术领域。

背景技术

抗生素是日常生活中接触最为频繁、使用最大的化学品之一。由于我国存在十分严重的抗生素滥用现象，在自然水体和饮用水中已经检测到相对高浓度的抗生素物质，而抗生素的难降解性，可长期滞留于水体内，严重危害饮用水质且带来重大公共卫生问题，造成巨大的环境污染，所以对于水体中的抗生素污染的解决迫在眉睫。

膜分离技术具有操作简单、占地面积小，处理过程中无相变且不会产生新的污染物质、分离效果好等优点，近年来在水处理领域中得到广泛应用。然而，在膜工艺发展过程中，膜污染问题制约其快速发展，同时膜技术的本身工艺特性，污染物往往截留于膜表面，不能够进一步深度去除。结合电催化与膜过滤技术能够在截留污染物的同时实现对污染物的降解去除，有效缓解膜污染。

电催化膜过滤技术是将膜分离工艺与电催化氧化相结合的新型膜分离技术。主要以物理化学性质稳定的导电多孔材料为基膜，并在基膜上涂覆具有电催化性能的纳米材料，在低压电场下通过电催化膜直接氧化或间接氧化产生的羟基(·OH)、超氧自由基(·O2-)以及过氧化氢(H2O2)等氧化剂将有机污染物分解。

膜分离当中常见的聚合物薄膜性能稳定，分离效果好，但由于其聚合物本身特性往往不具备导电性能，因此无法应用于电催化过程；另外，现有的电催化膜由于电化学的参与使得电催化膜的活性物质脱落，循环稳定性差，并且对抗生素处理效果差。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种二氧化硅-聚醚砜导电超滤膜的制备方法及其所得的超滤膜与应用，本发明制得的超滤膜稳定性好，经过8次循环后水通量及抗生素基本保持不变，循环性能好，并且对抗生素的去除效果高。

本发明的技术方案如下：

一种二氧化硅-聚醚砜导电超滤膜的制备方法，包括步骤如下：

1)亲水碳纤维布的预处理步骤；

2)二氧化硅溶胶的制备，将质量浓度为36％-38％的浓盐酸和去离子水的混合溶液与正硅酸四乙酯(TEOS)和无水乙醇的混合溶液混合均匀，50-70℃下加热搅拌2-4h，然后经70-90℃下干燥0.5-2h后静置20-26h，制得二氧化硅溶胶；

3)将二氧化硅溶胶以层层刮膜的方式结合到预处理后的亲水碳纤维布(CF)上，70-90℃下固化20-40min，在亲水碳纤维布上得到二氧化硅薄膜；

4)采用相转化法将聚醚砜(PES)聚合于二氧化硅薄膜上，得到二氧化硅-聚醚砜导电超滤膜。

根据本发明优选的，步骤1)中，亲水碳纤维布的预处理步骤具体如下：

将亲水碳纤维布浸入丙酮、去离子水和无水乙醇的混合溶液中超声20-40min后，经50-70℃干燥即得；所述混合溶液中，丙酮、去离子水和无水乙醇的体积比为1:1:1。

亲水碳纤维布为现有技术，可市场购得。

根据本发明优选的，步骤2)中，所述正硅酸四乙酯、无水乙醇、去离子水和浓盐酸的摩尔比为1:3-4:6-7:0.08-0.09。