CN107551828A - 一种PES‑TiO2纳米线共混超滤膜及其制备方法和应用 - Google Patents

一种PES‑TiO2纳米线共混超滤膜及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN107551828A
CN107551828A CN201710767908.9A CN201710767908A CN107551828A CN 107551828 A CN107551828 A CN 107551828A CN 201710767908 A CN201710767908 A CN 201710767908A CN 107551828 A CN107551828 A CN 107551828A
Authority
CN
China
Prior art keywords
tio
nano wire
pes
ultrafiltration membrane
blended ultrafiltration
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201710767908.9A
Other languages
English (en)
Inventor
杨汉培
毛静涛
朱鸿宇
高照
郭润强
尤晓慧
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hohai University HHU
Original Assignee
Hohai University HHU
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hohai University HHU filed Critical Hohai University HHU
Priority to CN201710767908.9A priority Critical patent/CN107551828A/zh
Publication of CN107551828A publication Critical patent/CN107551828A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

本发明公开了一种PES‑TiO2纳米线共混超滤膜,PES超滤膜内均匀分散有一定量的TiO2纳米线;本发明还公开了上述PES‑TiO2纳米线共混超滤膜的制备方法,将所需量的TiO2纳米线加入到聚醚砜铸膜液中,再通过溶剂相非溶剂相法转化成膜。本发明最后公开了上述PES‑TiO2纳米线共混超滤膜在分离过滤腐殖酸有机物分子方面的应用。本发明通过将TiO2纳米线分散于PES超滤膜内制得改性后的PES‑TiO2纳米线共混超滤膜,改性后的PES‑TiO2纳米线共混超滤膜亲水性增强,抗污染性能提高,能够有效减缓腐殖酸沉积堵塞在PES‑TiO2纳米线共混超滤膜上,进而导致膜通量增大,分离效果提高。

Description

一种PES-TiO2纳米线共混超滤膜及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种聚醚砜(PES)超滤膜,尤其涉及一种PES-TiO2纳米线共混超滤膜,还涉及上述PES-TiO2纳米线共混超滤膜的制备方法和应用,属于过滤膜技术领域。
背景技术
近年来,水源水质污染已经成为亟待解决的科学问题,其中天然有机质腐殖酸对水生态环境有重要影响。腐殖酸结构复杂,是以多元酚和醌为芳香中心的多聚物。腐殖酸具有胶体性、溶解性、离子交换性、吸附性、沉淀性、络合性、氧化还原性及热稳定性,这些性质是腐殖酸与其他物质进行反应的基础,使得它在水溶液中存在会与其他物质发生一系列的化学物理反应,从而给水体带来巨大的隐患。
如今,过滤膜领域迅速发展,过滤分离有机物更是过滤膜领域的一个重要分支。利用聚醚砜过滤膜分离有机污染物不仅效率高、成本低而且无二次污染物的产生,环保可靠。但是由于聚醚砜过滤膜疏水性强,抗污染性差,容易在膜表面形成泥饼层,堵塞膜孔,形成溶度极差,导致膜通量严重下降,这大大阻碍了聚醚砜过滤膜在实际膜分离领域的应用。因此需要对聚醚砜超滤膜进行改性处理,从而提高其分离性能。
发明内容
发明目的:本发明所要解决的技术问题是提供一种PES-TiO2纳米线共混超滤膜,该超滤膜能在一定操作压差下进行大分子有机污染物的有效分离,并且抗污染性能强,截留率高。
本发明还要解决的技术问题是提供上述PES-TiO2纳米线共混超滤膜的制备方法。
本发明最后要解决的技术问题是提供上述PES-TiO2纳米线共混超滤膜在分离过滤溶液中大分子有机污染物方面的应用。
为解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案为:
一种PES-TiO2纳米线共混超滤膜,PES超滤膜内均匀分散有一定量的TiO2纳米线。
上述PES-TiO2纳米线共混超滤膜的制备方法,将所需量的TiO2纳米线加入到聚醚砜铸膜液中,再通过溶剂相非溶剂相法转化成膜。
上述PES-TiO2纳米线共混超滤膜的制备方法,具体包括如下步骤:
步骤1,制备TiO2纳米线:将一定量的TiO2粉末加入到氢氧化钠溶液中,混合搅拌得到反应液A;将反应液A置于高温下反应,得到TiO2纳米线;
步骤2,将步骤1制得的TiO2纳米线置于二甲基乙酰胺溶剂中,超声后往二甲基乙酰胺溶剂中加入一定量的聚醚砜和聚乙烯吡咯烷酮,室温下密封搅拌一定时间,得到混合液B;
步骤3,将经过脱气处理的混合液B均匀涂覆于玻璃板上,然后将涂覆有混合液B的玻璃板静置于水中进行溶剂相非溶剂相的转换,得到PES-TiO2纳米线共混超滤膜。
其中,步骤1中,所述高温反应的温度为180~200℃,反应时间为48~60h。
其中,步骤2中,聚醚砜:聚乙烯吡咯烷酮:TiO2纳米线的加入质量比为8:1:0.5~2。
上述PES-TiO2纳米线共混超滤膜在分离过滤溶液中大分子有机污染物方面的应用。
本发明通过水热法和相转化法制备PES-TiO2纳米线共混超滤膜,先制备TiO2纳米线,通过水热法将10gTiO2粉末(二氧化钛的直径为10~20nm之间,其中,锐钛矿占80wt%,金红石矿占20wt%)加入到300mL浓度为10M的氢氧化钠溶液中,然后在反应釜中高温高压进行反应,获得TiO2纳米线;接着通过非溶剂致相分离法将TiO2纳米线添加到聚醚砜铸膜液中,进行溶剂相非溶剂相的转化从而得到PES-TiO2纳米线共混超滤膜。TiO2以纳米线的形貌加入至铸膜液中,有利于在成膜时均匀分散于膜内部,从而有利于膜通量的提高。
与现有技术相比,本发明技术方案具有的有益效果是:
本发明的PES超滤膜中含有一定量的TiO2纳米线从而得到PES-TiO2纳米线共混超滤膜,改性后的PES-TiO2纳米线共混超滤膜亲水性增强,膜通量增加,分离效果提高,膜表面抗污染性能提高;另外,本发明的制备方法原料易得、成本低、反应条件温和,对环境无污染,适于工业化生产;最后,本发明的PES-TiO2纳米线混合超滤膜对水体中的腐殖酸有机污染物有良好的分离过滤效果。
附图说明
图1为本发明PES-TiO2纳米线共混超滤膜制备方法的工艺流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的技术方案做进一步说明,但是本发明要求保护的范围并不局限于此。
实施例1
本发明PES-TiO2纳米线共混超滤膜的制备方法,包括如下步骤:
步骤1,将10g TiO2粉末加入到300mL浓度为10M的氢氧化钠溶液中,搅拌20min后得到混合液A;
步骤2,将混合液A置于100ml聚四氟乙烯内衬中,放入反应釜后,置于烘箱中于高温180℃下反应48h;
步骤3,将反应后得到的沉淀用0.1M盐酸和去离子水进行洗涤、离心并烘干,得到TiO2纳米线;
步骤4,将0.5g的TiO2纳米线分散于溶解于43mL的二甲基乙酰胺溶剂中,超声10分钟后往溶剂中加入8g聚醚砜和1g聚乙烯吡咯烷酮,室温下密封搅拌24h,得到混合液B;
步骤5,将混合液B置于室温下脱气6h,然后将大约15mL的混合液B倒在玻璃板上,用刮膜刀在玻璃板上以0.5cm/s匀速刮膜;
步骤6,将涂覆有混合液B的玻璃板平整放入去离子水中进行相的转换,静置24h后得到PES-TiO2纳米线共混超滤膜。
实施例2
本发明PES-TiO2纳米线共混超滤膜的制备方法,包括如下步骤:
步骤1,将10g TiO2粉末加入到300mL浓度为10M的氢氧化钠溶液中,搅拌20min后得到混合液A;
步骤2,将混合液A置于100ml聚四氟乙烯内衬中,放入反应釜后,置于烘箱中于高温180℃下反应48h;
步骤3,将反应后得到的沉淀用0.1M盐酸和去离子水进行洗涤、离心并烘干,得到TiO2纳米线;
步骤4,将1g的TiO2纳米线分散于溶解于42.5mL的二甲基乙酰胺溶剂中,超声10分钟后往溶剂中加入8g聚醚砜和1g聚乙烯吡咯烷酮,室温下密封搅拌24h,得到混合液B;
步骤5,将混合液B置于室温下脱气6h,然后将大约15mL的混合液B倒在玻璃板上,用刮膜刀在玻璃板上以0.5cm/s匀速刮膜;
步骤6,将涂覆有混合液B的玻璃板平整放入去离子水中进行相的转换,静置24h后得到PES-TiO2纳米线共混超滤膜。
实施例3
本发明PES-TiO2纳米线共混超滤膜的制备方法,包括如下步骤:
步骤1,将10g TiO2粉末加入到300mL浓度为10M的氢氧化钠溶液中,搅拌20min后得到混合液A;
步骤2,将混合液A置于100ml聚四氟乙烯内衬中,放入反应釜后,置于烘箱中于高温180℃下反应48h;
步骤3,将反应后得到的沉淀用0.1M盐酸和去离子水进行洗涤、离心并烘干,得到TiO2纳米线;
步骤4,将1.5g的TiO2纳米线分散于溶解于42mL的二甲基乙酰胺溶剂中,超声10分钟后往溶剂中加入8g聚醚砜和1g聚乙烯吡咯烷酮,室温下密封搅拌24h,得到混合液B;
步骤5,将混合液B置于室温下脱气6h,然后将大约15mL的混合液B倒在玻璃板上,用刮膜刀在玻璃板上以0.5cm/s匀速刮膜;
步骤6,将涂覆有混合液B的玻璃板平整放入去离子水中进行相的转换,静置24h后得到PES-TiO2纳米线共混超滤膜。
实施例4
本发明PES-TiO2纳米线共混超滤膜的制备方法,包括如下步骤:
步骤1,将10g TiO2粉末加入到300mL浓度为10M的氢氧化钠溶液中,搅拌20min后得到混合液A;
步骤2,将混合液A置于100ml聚四氟乙烯内衬中,放入反应釜后,置于烘箱中于高温180℃下反应48h;
步骤3,将反应后得到的沉淀用0.1M盐酸和去离子水进行洗涤、离心并烘干,得到TiO2纳米线;
步骤4,将2g的TiO2纳米线分散于溶解于41.5mL的二甲基乙酰胺溶剂中,超声10分钟后往溶剂中加入8g聚醚砜和1g聚乙烯吡咯烷酮,室温下密封搅拌24h,得到混合液B;
步骤5,将混合液B置于室温下脱气6h,然后将大约15mL的混合液B倒在玻璃板上,用刮膜刀在玻璃板上以0.5cm/s匀速刮膜;
步骤6,将涂覆有混合液B的玻璃板平整放入去离子水中进行相的转换,静置24h后得到PES-TiO2纳米线共混超滤膜。
对比实施例1
一种PES超滤膜的制备方法,包括如下步骤:
步骤1,将8g聚醚砜和1g聚乙烯吡咯烷酮加入到43.5mL的二甲基乙酰胺溶剂中,室温下密封搅拌24h,得到铸膜液;
步骤2,将铸膜液置于室温下脱气6h,然后将大约15mL的铸膜液倒在玻璃板上,用刮膜刀在玻璃板上以0.5cm/s匀速刮膜;
步骤3,将涂覆有铸膜液的玻璃板平整放入去离子水中进行相的转换,经过24h后得到PES超滤膜。
将实施例1~4制得的PES-TiO2纳米线共混超滤膜和对比实施例1制得的PES超滤膜在操作压力0.1MPa下进行纯水通量测试以及腐殖酸污染物的分离效果测试试验:
先取5份200mL去离子水分别对实施例1~4制得的PES-TiO2纳米线共混超滤膜和对比实施例1制得的PES超滤膜进行膜纯水通量的测试试验,计算公式为其中,Jw为纯水膜通量,单位为L·m-2·h-1,Q为过膜水体积,单位为m3,A为膜面积,Δt为过滤时间。
再取5份初始浓度为10mg/L的腐殖酸溶液200mL,对实施例1~4制得的PES-TiO2纳米线共混超滤膜和对比实施例1制得的PES超滤膜分别进行膜腐殖酸溶液膜通量和截留率的测试试验,腐殖酸溶液水通量计算公式为其中,J1为腐殖酸溶液的水通量单位为L·m-2·h-1,Q1为腐殖酸容量过膜水体积,单位为m3;腐殖酸溶液截留率Rejection为其中,Cp为腐殖酸溶液的初始浓度,Cf为渗滤液浓度,腐殖酸浓度用分光光度计测量。
实施例1~4制得的PES-TiO2纳米线共混超滤膜和对比实施例1制得的PES超滤膜的膜通量和截留率如表1所示。
表1
Jw J1 R(%)
对比实施例1 460 347 83
实施例1 523 394 87
实施例2 645 486 95
实施例3 543 408 86
实施例4 450 328 81
通过表1可以得出:对200mL纯水进行抽滤时,实施例1~4的PES超滤膜中含有TiO2纳米线,其纯水通量Jw显著高于对比实施例1PES超滤膜,并且实施例1~4纯水通量随着PES超滤膜中TiO2纳米线的增加,先增后降,实施例2含有1g TiO2纳米线的PES-TiO2纳米线共混超滤膜的纯水通量Jw达到峰值,为645L·m-2·h-1。对200mL初始浓度为10mg/L的腐殖酸溶液进行抽滤时,实施例1~4含有TiO2纳米线的PES超滤膜的腐殖酸溶液的膜通量J1高于对比实施例1PES超滤膜,并且实施例1~4腐殖酸溶液的膜通量J1和截留率R随着PES超滤膜中TiO2纳米线的增加,先增后降,实施例2混合有1g TiO2纳米线的PES-TiO2纳米线共混超滤膜纯水通量J1和截留率R达到峰值,分别为486L·m-2·h-1和95%。
TiO2纳米线具有良好的亲水性能,将TiO2纳米线加入到聚醚砜铸膜液中,能够使制得的PES-TiO2纳米线共混超滤膜亲水性能大大加强,从而减缓腐殖酸沉积堵塞在PES-TiO2纳米线共混超滤膜上,进而导致超滤膜的膜通量增加;但是加入过量的TiO2纳米线会导致TiO2纳米线在铸膜液中的聚集(即PES超滤膜内的TiO2纳米线分散不均匀,会出现聚集现象)从而导致水通量迅速下降。由于TiO2纳米线加入到聚醚砜铸膜液中,导致PES-TiO2纳米线共混超滤膜的膜孔径减小,所以PES-TiO2纳米线混合超滤膜对大分子有机物的截留量有所提高,但是过量的TiO2纳米线添加,导致TiO2纳米线在铸膜液中聚集,所以导致截留率下降。
显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例,而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (6)

1.一种PES-TiO2纳米线共混超滤膜,其特征在于:PES超滤膜内均匀分散有一定量的TiO2纳米线。
2.权利要求1所述PES-TiO2纳米线共混超滤膜的制备方法,其特征在于:将所需量的TiO2纳米线加入到聚醚砜铸膜液中,再通过溶剂相非溶剂相法转化成膜。
3.根据权利要求2所述的PES-TiO2纳米线共混超滤膜的制备方法,其特征在于,具体包括如下步骤:
步骤1,制备TiO2纳米线:将一定量的TiO2粉末加入到氢氧化钠溶液中,混合搅拌得到反应液A;将反应液A置于高温下反应,得到TiO2纳米线;
步骤2,将步骤1制得的TiO2纳米线置于二甲基乙酰胺溶剂中,超声后往二甲基乙酰胺溶剂中加入一定量的聚醚砜和聚乙烯吡咯烷酮,室温下密封搅拌一定时间,得到混合液B;
步骤3,将经过脱气处理的混合液B均匀涂覆于玻璃板上,然后将涂覆有混合液B的玻璃板静置于水中进行溶剂相非溶剂相的转换,得到PES-TiO2纳米线共混超滤膜。
4.根据权利要求3所述的PES-TiO2纳米线共混超滤膜的制备方法,其特征在于:步骤1中,所述高温反应的温度为180~200℃,反应时间为48~60h。
5.根据权利要求3所述的PES-TiO2纳米线共混超滤膜的制备方法,其特征在于:步骤2中,聚醚砜:聚乙烯吡咯烷酮:TiO2纳米线的加入质量比为8:1:0.5~2。
6.权利要求1所述PES-TiO2纳米线共混超滤膜在分离过滤溶液中大分子有机污染物方面的应用。
CN201710767908.9A 2017-08-31 2017-08-31 一种PES‑TiO2纳米线共混超滤膜及其制备方法和应用 Pending CN107551828A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710767908.9A CN107551828A (zh) 2017-08-31 2017-08-31 一种PES‑TiO2纳米线共混超滤膜及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710767908.9A CN107551828A (zh) 2017-08-31 2017-08-31 一种PES‑TiO2纳米线共混超滤膜及其制备方法和应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107551828A true CN107551828A (zh) 2018-01-09

Family

ID=60978341

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710767908.9A Pending CN107551828A (zh) 2017-08-31 2017-08-31 一种PES‑TiO2纳米线共混超滤膜及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107551828A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111871207A (zh) * 2020-07-17 2020-11-03 中国海洋大学 一种纳米线反渗透复合膜及其制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102728240A (zh) * 2012-07-05 2012-10-17 常州大学 一种新型聚偏氟乙烯膜及其制备方法和应用
US20140144834A1 (en) * 2012-11-29 2014-05-29 Seok Won Hong Membrane with titanium dioxide nanostructure and method for fabricating the same
CN104028123A (zh) * 2014-05-14 2014-09-10 浙江大学 一种聚合物纳米纤维分离膜的制备方法
CN104772048A (zh) * 2015-03-31 2015-07-15 浙江工业大学 一种无机填料与多巴胺复合的无机有机杂化膜及其制备方法和用途
CN104772047A (zh) * 2015-03-31 2015-07-15 浙江工业大学 一种基于Cu2O纳米线的无机有机杂化膜及其制备方法和用途
CN105879705A (zh) * 2016-04-11 2016-08-24 武汉理工大学 一种无支撑固态钛柔性过滤膜的制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102728240A (zh) * 2012-07-05 2012-10-17 常州大学 一种新型聚偏氟乙烯膜及其制备方法和应用
US20140144834A1 (en) * 2012-11-29 2014-05-29 Seok Won Hong Membrane with titanium dioxide nanostructure and method for fabricating the same
CN104028123A (zh) * 2014-05-14 2014-09-10 浙江大学 一种聚合物纳米纤维分离膜的制备方法
CN104772048A (zh) * 2015-03-31 2015-07-15 浙江工业大学 一种无机填料与多巴胺复合的无机有机杂化膜及其制备方法和用途
CN104772047A (zh) * 2015-03-31 2015-07-15 浙江工业大学 一种基于Cu2O纳米线的无机有机杂化膜及其制备方法和用途
CN105879705A (zh) * 2016-04-11 2016-08-24 武汉理工大学 一种无支撑固态钛柔性过滤膜的制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
YONG WEI等: ""Effect of TiO2 nanowire addition on PVDF ultrafiltration membrane performance"", 《DESALINATION》 *
何晓文等: "《水体污染处理新技术及应用》", 31 March 2013, 中国科学技术大学出版社 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111871207A (zh) * 2020-07-17 2020-11-03 中国海洋大学 一种纳米线反渗透复合膜及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Yan et al. Bio-inspired mineral-hydrogel hybrid coating on hydrophobic PVDF membrane boosting oil/water emulsion separation
Obaid et al. Effective polysulfone-amorphous SiO2 NPs electrospun nanofiber membrane for high flux oil/water separation
CN102114392B (zh) 一种含改性纳米沸石分子筛的反渗透复合膜的制备方法
Zhang et al. High-flux, high-selectivity loose nanofiltration membrane mixed with zwitterionic functionalized silica for dye/salt separation
EP2315626B1 (de) Poröse membranen aus organopolysiloxan copolymeren
Han et al. Homogeneous polyethersulfone hybrid membranes prepared with in-suit synthesized magnesium hydroxide nanoparticles by phase inversion method
CN107670513A (zh) 一种植物多酚改性聚合物膜及其制备方法与应用
CN108409981A (zh) 一种改性金属有机框架和复合纳滤膜的制备方法
Ahmad et al. Preparation of polyvinyl chloride (PVC) membrane blended with acrylamide grafted bentonite for oily water treatment
CN107376673B (zh) 一种负载有TiO2纳米管的PES超滤膜及其制备方法和应用
CN104772048A (zh) 一种无机填料与多巴胺复合的无机有机杂化膜及其制备方法和用途
CN103071402B (zh) 亲水性聚芳醚酮共混中空纤维超滤膜及其制备方法
CN104117293A (zh) 一种原位合成纳米银改性pvdf超滤膜的制备方法
Karimi et al. Ball-milled Cu2S nanoparticles as an efficient additive for modification of the PVDF ultrafiltration membranes: Application to separation of protein and dyes
CN104258738A (zh) 正渗透有机-无机复合膜及其制备方法
Ma et al. Significantly enhanced antifouling and separation capabilities of PVDF membrane by synergy of semi-interpenetrating polymer and TiO2 gel nanoparticles
Zhou et al. Preparation of a novel sulfonated polyphenlene sulfone with flexible side chain for ultrafiltration membrane application
Kashima et al. Tailorable regulation of mass transfer channel in environmentally friendly calcium alginate membrane for dye removal
Imtiaz et al. Direct ink writing of dehydrofluorinated Poly (Vinylidene Difluoride) for microfiltration membrane fabrication
Gao et al. Development of hydrophilic PES membranes using F127 and HKUST-1 based on the RTIPS method: Mitigate the permeability-selectivity trade-off
Gao et al. Preparing hydrophilic and antifouling polyethersulfone membrane with metal-polyphenol networks based on reverse thermally induced phase separation method
CN106390777A (zh) 一种氢氧化铜纳米线/聚偏氟乙烯杂化超滤膜及其制备方法
CN112138721A (zh) 负载有四氧化三铁的mof材料及其应用
CN113813801B (zh) 一种掺杂ZIFs@聚离子液体复合物的混合基质超滤膜及其制备方法
CN108499361A (zh) 一种孔径可调节的纳米多孔聚合物膜的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180109