[发明专利]一种重金属和染料双重吸附的超滤膜及其制法

说明书

本发明公开了一种重金属和染料双重吸附的超滤膜及其制法，包括制备聚多巴胺修饰指状孔聚醚砜膜、制备脱气聚合物溶液和制备重金属和染料双重吸附超滤膜3个步骤，本发明通过其上表面的β‑环糊精交联石墨烯和聚氧乙烯基‑聚酰胺嵌段共聚物对染料进行吸附，主要通过静电作用和π‑π相互作用来吸附染料，当混有重金属和染料的水溶液通过上表面的薄膜时，染料和重金属都会被吸附在上表面的薄膜上，当染料覆盖了静电吸附位点后，薄膜依旧可以通过π‑π相互作用来吸附染料，但是对重金属的吸附会大大下降，部分重金属会穿过薄膜，由于聚醚砜的内部指状孔中涂覆有一层聚多巴胺，到达聚醚砜内部的重金属会被聚多巴胺中的邻苯二酚基团通过静电作用吸附。

技术领域

本发明涉及超滤膜制备技术领域，具体涉及一种重金属和染料双重吸附的超滤膜及其制法。

背景技术

目前水体的重金属污染、有机染料污染等日益严重，如何有效去除水中重金属离子、有机染料等污染物，是亟待解决的问题。因此，无论是从保护环境还是从饮水健康的角度，制备一种重金属和有机染料双重吸附的超滤膜具有极其重要的意义。

专利文献CN201510065770公开了一种聚醚砜/氧化石墨烯复合膜及其制备方法和应用，复合膜由以下重量百分数的原料采用浸没沉淀相转化法制得：聚醚砜90-99.99％、氧化石墨烯0.01～10％、成孔剂0.5％、二甲基甲酰胺30％。该发明中制备的聚醚砜/氧化石墨烯复合膜对工业废水中的污染物有较好的吸附性，如重金属铅离子(II)，铜离子(II)以及有机染料甲基蓝等，同时具有吸附容量大、吸附速度快等优点，从而达到工业废水的净化。但是，有机染料和重金属离子会在膜的表面产生竞争吸附，吸附的染料会覆盖膜上的活性位点，导致其对金属的吸附能力下降。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种重金属和染料双重吸附的超滤膜及其制法，解决现有的膜不能同时吸附重金属和染料的技术问题。

为了实现上述目的，本发明采取如下技术方案：

一种重金属和染料双重吸附超滤膜的制备方法，包括如下步骤：

(1)将多巴胺盐酸盐溶解在三羟甲基氨基甲烷盐酸盐缓冲溶液中，搅拌均匀，得到多巴胺溶液；

(2)通过逆过滤工艺将步骤(1)制备的多巴胺溶液连续流过指状孔聚醚砜膜的底部，接收渗透的溶液，然后再次进行流动，逆过滤结束后进行清洗，得到聚多巴胺修饰指状孔聚醚砜膜；

(3)将步骤(2)制备的聚多巴胺修饰指状孔聚醚砜膜以60°角进行固定，然后将脱气聚合物溶液滴加在其表面，经干燥后得到重金属和染料双重吸附超滤膜。

优选的，步骤(1)中，多巴胺盐酸盐的质量与三羟甲基氨基甲烷盐酸盐缓冲溶液的体积比为1g:9.5～10.5mL，三羟甲基氨基甲烷盐酸盐缓冲溶液的浓度为0.049-0.051mol/L。

优选的，步骤(2)中，逆过滤工艺的条件为：进料压力为0.04～0.06Mpa，进料时间为8～10h，清洗条件为：在去离子水中进行清洗24～30h，每6h替换一次去离子水。

优选的，步骤(3)中，聚多巴胺修饰指状孔聚醚砜膜与脱气聚合物溶液的质量比为5:0.9～1.1；干燥条件为：先在室温下干燥24～26h，然后在40±2℃下干燥24～26h。

优选的，所述脱气聚合物溶液的制备方法，包括如下步骤：

(a1)将氧化石墨烯水溶液和β-环糊精水溶液混合均匀后进行反应，待反应结束后，经冷却、过滤、洗涤、干燥，得到β-环糊精交联石墨烯；

(a2)将β-环糊精交联石墨烯和聚氧乙烯基-聚酰胺嵌段共聚物加入到乙醇/水的混合液中超声分散均匀，在80±5℃下搅拌24～28h，然后在室温下脱气12～14h，脱气完成后即得到脱气聚合物溶液。