[发明专利]自浮式去除有机染料及实现清洁水再生的MXene-CNT光热复合膜及其制备方法

说明书

本发明公开自浮式去除有机染料及实现清洁水再生的MXene‑CNT光热复合膜的其制备方法。其制备步骤包括：1)氢氟酸刻蚀制备MXene纳米材料；2)称取MXene、CNT粉末分别与超纯水按照mg:mL＝1:1的比例混合，然后在超声功率为20‑25kHZ的条件下分别进行10‑15min的超声处理；3)将以上分别超声处理的两种纳米材料混合均匀后或按先后顺序不同采用真空抽滤泵交替抽滤在用聚乙烯醇(PVA)浸泡8h以上的聚氨酯海绵基底膜上制备复合膜；4)将3)中制备好的复合膜放进真空干燥箱40‑50℃干燥8‑12h；该复合膜对有机染料有较高的去除效率以及有较高的清洁水再生效率，复合膜的结构性能稳定性强，且易于再生，大大增加了复合膜的使用寿命。

技术领域

本发明涉及光热吸附材料技术领域，具体的说，尤其涉及一种自浮式去除有机染料及实现清洁水再生的MXene-CNT光热复合膜的制备。

背景技术

目前用于水体中去除有机污染物的方法由于其存在材料选择性与透过性之间的矛盾、使用寿命短、清洁水回收率低、能耗高、浓缩水处置难等缺点，制约着其大规模推广与应用。因此，开发新型水处理膜材料和工艺，用于保证有机污染物的高效去除效率的同时，降低处理能耗和成本，有效实现污染水的再生和利用显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自浮式去除水体中的有机染料及实现清洁水再生的MXene-CNT光热复合膜的制备方法，该复合膜具有较好的亲水性，稳定的结构性能，较高的清洁水蒸发效率，复合膜再生性能强，使用寿命长。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

自浮式去除有机染料及实现清洁水再生的MXene-CNT光热复合膜的制备方法，其特征在于：

1)按照质量比例1:1称取CNT粉末和MXene粉末，分别与超纯水按照mg:mL＝1:1的比例混合，并在20-25kHZ条件下分别进行10-15min的超声处理；MXene粉末由每克Ti3AlC2粉末使用20-30mL浓度为40-50wt％氢氟酸溶液刻蚀24h，离心处理，去除上层液体；使用脱氧水反复超声，离心清洗沉淀，直至液体pH大于6后干燥得到；

2)将以上分别超声分散的CNT悬浊液和MXene悬浊液混合均匀后进行抽滤处理，或将超声分散的两种悬浊液按照先后顺序的不同交替进行抽滤处理；形成三种不同结构的MXene-CNT光热复合膜；

3)放进真空干燥箱内，在40-50℃下干燥8-12h；复合膜每平方米所覆盖纳米材料的质量为7-10g。

进一步，抽滤前将基底膜放入2-5mg mL^-1的PVA粘合剂溶液中浸泡8h以上。

进一步，由聚氨酯海绵做为基底膜。

所述一种去除有机染料及实现清洁水再生的MXene-CNT光热复合膜制备，其特征在于CNT和MXene抽滤的先后顺序会影响复合膜的微观结构，进而影响微量复合膜进行清洁水蒸馏的能力以及其处理污染物的能力。

本发明通过以下制备方法保证复合膜的稳定性及亲水性：

1)商业化购买聚氨酯海绵，超纯水清洗去除杂质；

2)将清洗干净的聚氨酯海绵浸泡在2mg mL^-1的PVA中8h以上；

3)使用真空抽滤泵将纳米材料抽滤在2)中处理过的聚氨酯海绵上；

4)抽滤完成后将复合膜放入真空干燥箱，在40-50℃下烘干8-12h。