[发明专利]一种自清洁复合超滤膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种自清洁复合超滤膜，所述自清洁复合超滤膜的制备方法包括如下步骤:(1)复合量子点的制备；(2)聚偏氟乙烯膜的制备；(3)自清洁复合超滤膜制备；本发明利用GOQDs改性氧化锌，制得以纳米氧化锌为核，量子点为外壳的双功能复合粒子，使其具有光催化作用和良好的亲水性。最终使得PVDF膜的使用寿命被延长，能够高效率的处理含牛血清蛋白的废水，这在一定程度上保护了水生生态环境，缓解了水资源短缺的问题。

技术领域

本发明涉及膜分离与光催化技术领域，尤其是涉及一种自清洁复合超滤膜及其制备方法。

背景技术

膜分离技术是一门在物质分离和提纯上的新型技术手段，与传统方法相比，膜分离技术兼具分离、浓缩、纯化与精制等功能，又有高效、节能、环保等优点。目前已成为主要的处理工业废水的技术之一。但是，实际应用中，由于膜分离系统的结构复杂和操作条件恶劣，膜污染是限制膜技术推广的主要因素。污水中的蛋白质、色素、药物、多糖等有机大分子污染物易吸附在疏水性膜表面，形成滤饼层堵塞膜孔，造成膜的分离性能下降，操作能耗提升，费用增加。

针对膜表面易受污染这一问题，结合光催化等高级氧化技术，在对膜进行亲水化改性的同时，对膜表面的污染物进行有效降解。是解决膜污染问题的有效方法，已成为膜材料改性研究的热点之一。近年来，国内外学者采用抽滤-界面聚合法、溶胶凝胶法、共混法、表面矿化法等制备出了具有光催化自清洁效果的超滤膜。如CN106693730A将非金属多掺杂nTiO₂与聚醚砜共混，之后采用传统的干－湿法纺丝工艺制备出可见光催化中空纤维超滤膜。然而在共混改性中，非金属多掺杂nTiO₂被包裹在聚合物材料中，接受的有效光照不足，使得其光催化性能明显下降。并且通过干－湿法纺丝工艺负载的非金属多掺杂nTiO₂与膜结合不牢固，光催化剂的流失会导致膜的抗污染性能下降，并产生二次污染。CN106807257A报道了金属掺杂g-C₃N₄与聚醚砜共混制得铸膜液，采用传统的干－湿法纺丝工艺制备出可见光催化中空纤维超滤膜。但是金属掺杂g-C₃N₄制备过程复杂，成本高昂。制备需要在高温、强碱等条件下长时间反应，难以工业化应用。CN102989329A将含银离子盐溶解于溶剂中，加入TiO₂纳米颗粒使其分散，搅拌、超声一定时间后得到均相分散的铸膜液。之后将铸膜液流延相转化得到含有Ag/TiO₂改性的偏氟乙烯超滤膜。该超滤膜虽然具有一定的光催化抗菌效果，但是由于光催化剂TiO₂对可见光区的吸收只有5％左右，只有紫外光催化性能。并且聚合物膜在紫外光的长期照射下会导致膜的老化，严重限制了Ag/TiO₂改性偏氟乙烯超滤膜的实际应用。CN108159888A则将制得的溶胶溶液与铸膜液混合，在无纺布上通过浸没沉淀法制得了基膜。之后再用改性溶液浸涂，在基膜表面发生交联反应，接枝上了TiO₂层。但是该膜的降解只能在紫外波段进行。使用场景仍有限制。CN106582331A将制备得到的N-TiO₂/GO颗粒通过抽滤法负载在超滤膜上，制备了在可见光波段具有光催化性能的超滤膜，但是由于颗粒与基膜之间缺少强有力的相互作用，长期使用中会存在颗粒流失的问题。且颗粒的制备过程复杂，不易工业化应用。

由上述可知，目前国内外光催化分离膜的研究尚处于实验室研究阶段，光催化自清洁超滤膜的制备工艺复杂，难以实现产业化。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明申请人提供了一种自清洁复合超滤膜及其制备方法。本发明利用石墨烯量子点改性氧化锌，制得以纳米氧化锌为核，石墨烯量子点为外壳的双功能复合粒子，使其具有光催化作用和良好的亲水性。最终使得聚偏氟乙烯膜的使用寿命被延长，能够高效率的处理含有机物的废水，有助于水体生态环境保护，并缓解水资源短缺的问题。

本发明的技术方案如下：

一种自清洁复合超滤膜，所述自清洁复合超滤膜的制备方法包括如下步骤: