[发明专利]一种抗污染的纳米复合中空纤维膜的制备方法

说明书

本发明属于超滤膜技术领域，具体涉及一种抗污染的纳米复合中空纤维膜的制备方法，其包括以下步骤，S1：凝胶溶液制备：S11：将氧化石墨中加入N‑甲基‑2‑吡咯烷酮，进行超声处理2小时形成稳定氧化石墨悬浮液；S12：将一定量的1‑甲基烟酰胺氯化物溶解在N‑甲基‑2‑吡咯烷酮中，然后加入部分磺化聚苯砜聚合物，形成稀聚合物溶液；S13：将所述S11中得到的氧化石墨悬浮液与S12得到的稀聚合物溶液搅拌混合，使氧化石墨纳米片均匀分散在稀聚合物溶液中，然后加入剩余的磺化聚苯砜聚合物；S14：待1‑甲基烟酰胺氯化物、氧化石墨和磺化聚苯砜聚合物完全溶解后，在烘箱中加热至80℃反应1小时，得到反应液，并将该溶液称为MGO；S2：制备中空纤维膜。

技术领域

本发明属于超滤膜技术领域，具体涉及一种抗污染的纳米复合中空纤维膜的制备方法。

背景技术

在废水处理行业中，浮选、吸附、絮凝等方法是较为传统的处理方法，而膜过滤则是一种新型的节能经济的处理方法。如今含油废水日益增多，为了满足相关废水的排放要求，开发防污膜则是当务之急。由于膜污染一般是由于溶质与膜的物理化学和生物性质的复杂相互作用引起的，因此在对操作条件的优化外，对膜材料的分子设计是膜防污的另一种途径。多项研究表明，在增加膜的亲水性的情况下，膜表面会吸引一定水分子来形成水化层，从而减少污染性分子与膜表面的黏附。这种机制是通过抑制溶质颗粒在膜表面或膜孔内的沉积的方法来提高膜的抗污染性能。

通过将亲水性无极纳米粒子并入聚合物基质内来制备有机-无机复合膜是一种简单的提高膜亲水性的方法。在各种亲水性材料中，氧化石墨烯(GO)具有独特的化学、物理和机械性能，从而受到更多人的关注。近年来，很多研究者都对氧化石墨烯再不同聚合物基体中的作用及其再超滤过程中的防污性能做研究。Wang、Zhao等人发现在聚偏二氟乙烯(PVDF)中掺入GO纳米片可以显著提高通量回收率(FRR)，表明其抗污染性能得到了改善。在聚醚砜(PES)–GO和聚砜(PS)–GO复合膜中观察到类似的结果。Yang等人。以及Yu等人。介绍了支化聚乙烯亚胺改性GO粒子在PES膜中的应用。他们发现接触角显著减小，但FRR略有增加，这可能是由于填料造成的膜表面更粗糙。同样，为了使GO颗粒在有机溶剂中均匀分散，使用有机硅烷和异氰酸酯处理GO颗粒。在蛋白质分离过程中，由于GO修饰增加了亲水性、较高的负zeta电位和较低的表面粗糙度，FRR增加。此外，还研究了GO与其它无机粒子的协同作用。例如，Zhang等人。发现长而曲折的氧化碳纳米管(OMWCNTs)可以有效地减轻GO的团聚，因为OMWCNTs可以桥接相邻的GO，提高填料的分散性。结果表明，GO-OMWCNTs改性膜具有很高的润湿性，能有效防止膜表面结垢。

尽管用于超滤应用的GO-incorporated复合膜在防污性能方面已经有了显著的改进，但它们的一些缺点需要仔细加以解决。主要原因是GO颗粒在聚合物基体中的分散性差，这是由于二者之间的界面相互作用较弱。除了有限的情况外，大多数的工作都未能提供关于GO纳米片与聚合物基体之间界面相互作用的有用见解。此外，表面粗糙度是污垢形成的另一个重要因素，因为污垢会被物理地困在粗糙表面的山谷中。研究发现加入GO颗粒后，表面粗糙度增加，从而会削弱抗垢性能。

发明内容

针对上述背景技术所提出的问题，本发明的目的是：旨在提供一种抗污染的纳米复合中空纤维膜的制备方法，其通过引入1-甲基烟酰胺氯化物(MNA)来改善GO纳米片与磺化聚苯砜(sPPSU)聚合物之间的界面相互作用，从而改善GO嵌入纳米复合中空纤维膜的性能，最终达到提高GO在聚合物中的分散性，以达到膜抗污性的提高。

为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：

一种抗污染的纳米复合中空纤维膜的制备方法，其包括以下步骤，

S1：凝胶溶液制备：

S11：将氧化石墨中加入N-甲基-2-吡咯烷酮，进行超声处理2小时形成稳定氧化石墨悬浮液；