CN108970414A - 基于不锈钢网的高分子复合导电超滤膜及超滤膜制备方法 - Google Patents

基于不锈钢网的高分子复合导电超滤膜及超滤膜制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108970414A
CN108970414A CN201810858226.3A CN201810858226A CN108970414A CN 108970414 A CN108970414 A CN 108970414A CN 201810858226 A CN201810858226 A CN 201810858226A CN 108970414 A CN108970414 A CN 108970414A
Authority
CN
China
Prior art keywords
steel
stainless
wire
ultrafiltration membrane
solution
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.)
Granted
Application number
CN201810858226.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108970414B (zh
Inventor
张耀中
王涛
郑兴
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.)
Xian University of Technology
Original Assignee
Xian University of Technology
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 Xian University of Technology filed Critical Xian University of Technology
Priority to CN201810858226.3A priority Critical patent/CN108970414B/zh
Publication of CN108970414A publication Critical patent/CN108970414A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108970414B publication Critical patent/CN108970414B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D67/00Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
    • B01D67/0002Organic membrane manufacture
    • B01D67/0006Organic membrane manufacture by chemical reactions
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D61/00Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/14Ultrafiltration; Microfiltration
    • B01D61/145Ultrafiltration
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D69/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/02Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor characterised by their properties
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D69/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/10Supported membranes; Membrane supports
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D69/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/10Supported membranes; Membrane supports
    • B01D69/105Support pretreatment
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D71/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/06Organic material
    • B01D71/58Other polymers having nitrogen in the main chain, with or without oxygen or carbon only
    • B01D71/60Polyamines
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D71/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/06Organic material
    • B01D71/58Other polymers having nitrogen in the main chain, with or without oxygen or carbon only
    • B01D71/62Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2325/00Details relating to properties of membranes
    • B01D2325/26Electrical properties

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Electroplating Methods And Accessories (AREA)

Abstract

本发明公开了基于不锈钢网的高分子复合导电超滤膜,本发明以不锈钢网作为基准材料,以单体吡咯溶液或单体苯胺溶液进行电化学聚合,在不锈钢网的表面聚合一层聚吡咯或聚苯胺。本发明还公开了超滤膜的制备方法,包括以下步骤:对不锈钢网和钛板进行预处理、配置电化学溶液、使用电化学镀膜法在不锈钢网上镀上吡咯或苯胺,即获得了复合导电超滤膜。制备的超滤膜具有很好稳定性与机械强度,并且表面聚合的聚吡咯和聚苯胺具有一定的吸附效果,可以作为吸附剂使用,当吸附饱和时,采用洗脱和活化作用,导电膜重新再次具有吸附作用,当被污染物附过多时利用电化学方式进行清洗,清洗效率高,可重复利用。

Description

基于不锈钢网的高分子复合导电超滤膜及超滤膜制备方法
技术领域
本发明属于膜法水处理技术领域,具体涉及一种基于不锈钢网的高分子复合导电超滤膜,还涉及高分子复合导电超滤膜的制备方法。
背景技术
有机超滤膜作为净水及污水深度处理过程中常用技术,已经广泛的应用到水处理行业。超滤膜在运行过程中,自身不可避免地受到微粒、胶团及某些溶质分子的污染,尤其是水中可溶性有机物,如多糖、蛋白质和腐殖质等,即使在较低浓度下,造成的污染也能导致膜的过水通量减小、能耗增高以及使用寿命缩短,制约着超滤膜技术的发展。对膜污染,物理冲洗不能满足清洗效果,化学清洗是最有效的方法,然而常规的化学清洗对膜表面的损伤较大而且清洗的效果十分的有限。
为了改善超滤膜抗污染性能以及提高膜本身的清洗效率,目前主要采用以下几种方法:第一是在超滤膜制备过程中,通过掺杂及嵌段等方法将某种亲水材料混入其中,其主要的机理是增加膜表面的亲水性能,在运行过程中能有效改善过水通量及提高膜污染控制效率,但引入的某些亲水官能团能与污染物上的特征基团形成牢固的价键结构造成更严重的不可逆膜污染。该方法虽然技术很成熟,操作简单,但是少有应用案例。第二是将特制的碳纳米管、纳米银颗粒、银离子等某些导电物质掺入超滤膜体系中,以提高膜表面的电负性,由于电荷相斥的作用来抵抗膜污染,但是添加在超滤膜中的纳米颗粒由于分散的原因,导致超滤膜的导电性较差,因此,通过导电来对膜污染控制和污染物的清洗效果有限,并且在加入了纳米颗粒之后,膜的表面光滑度受到严重的影响,因此在一定程度对控制膜污染又引入其他不利因素。
另外,对于水中常见的有机无机小分子特殊物质,如磷,无法用超滤膜实现除去,必须采用反渗透膜技术或是吸附法去除,反渗透价格昂贵,运行条件严苛,用于水中特殊物质的处理经济成本过高。而靠吸附剂对磷的去除率有限,并且存在吸附剂解析、回收以及重复利用等问题。综上,超滤膜的膜污染控制,清洗效率以及特殊物质的去除是膜法水处理中必不可少的过程,采用常规的有机超滤膜无法满足条件,因此如何改善超滤膜的功能和性质是非常值得关注的问题。
发明内容
本发明的目的是提供基于不锈钢网的高分子复合导电超滤膜,解决了常规超滤膜对污染物质控制能力低、清洗效率差,以及无法去除特殊小分子物质的问题。
本发明的目的还在于提供基于不锈钢网的高分子复合导电超滤膜的制备方法。
本发明所采用的第一种技术方案是,基于不锈钢网的高分子复合导电超滤膜包括不锈钢网,在不锈钢网的表面聚合有一层稳定的聚吡咯或者聚苯胺材料。
本发明的特点还在于,
不锈钢网的孔径为1.5-2.5mm,厚度为55-65μm。
本发明所采用的第二种技术方案是,
基于不锈钢网的高分子复合导电超滤膜的制备方法,其特征在于,具体操作步骤如下:
步骤1,对不锈钢网和钛片分别进行表面预处理;
步骤2,配置电化学混合溶液;
步骤3:将步骤1预处理后的不锈钢网和钛片夹在电镀反应器中,其中不锈钢网作为工作电极放置在中间,在不锈钢网两侧放置钛片作为辅助电极,再加入甘汞饱和电极作为参比电极,工作电极、辅助电极和参比电极分别通过导线连接在电化学工作站上,然后将整个电镀反应器放置在步骤2配置的电化学混合溶液中进行电镀,不锈钢网上即镀上了一层膜,即得到了预镀膜;
步骤4:将所述预镀膜取出,用去离子水冲洗8-12次,再浸泡25-35min,即得到不锈钢网-高分子复合导电超滤膜。
本发明的特点还在于,
步骤3钛板与不锈钢网的间距为1-2cm;电镀过程中,扫描电压为-0.2v-2v,扫描速度为-0.5-2v/s,扫描圈数为80-120圈。
步骤1预处理是方法是:
步骤1.1:将不锈钢网和钛片裁剪为形状、大小一致,并分别用砂纸打磨;
步骤1.2:配置质量分数为10%的NaOH溶液,将不锈钢网和钛片浸泡在NaOH溶液中,并且水浴加热到45-55℃,保温25-35min,去除表面的油污;
步骤1.3:将步骤1.2中浸泡的不锈钢网和钛片取出,用清水浸泡冲洗大约5-7次,然后配置浓度为0.1mol/L-0.2mol/L的HCl溶液,将冲洗完的不锈钢网和钛片分别浸泡在HCl溶液中,浸泡时间8-12min,以去除表面的氧化物。
步骤2电化学混合溶液包括:在H2SO4溶液中加入苯胺溶液,硫酸和苯胺摩尔比0.3mol/L:0.01-0.15mol/L。
步骤2电化学混合溶液还包括:在H2SO4溶液中加入吡咯溶液,硫酸和吡咯摩尔比0.3mol/L:0.1-0.2mol/L。
不锈钢网的孔径为1.5-2.5mm,厚度为55-65μm。
本发明的一种基于不锈钢网的高分子复合导电超滤膜,制备机理如下:
首先,不锈钢金属网本身具有优异的导电性,并具有很高的机械强度,制备过程简单使用,可以大面积制备。
其次,将吡咯\苯胺溶液采用电化学方法,以H2SO4作为引发剂,会在金属网表面进行聚合反应,在金属网表面生长一层聚吡咯\聚苯胺,降低不锈钢网表面孔径,使复合膜性能达到超滤膜标准,且复合导电超滤膜表面的聚苯胺和聚吡咯具有很好的导电性,另外聚吡咯和聚苯胺本身就是很好的吸附剂材料,增加了超滤膜导电性的同时,聚吡咯和聚苯胺对水中的某些小分子物质,如磷等物质具有很好的吸附去除效果,相比于掺杂制备导电膜相比,膜性能稳定,机械强度增加,导电性大大提高且同步具有吸附去除效果,复合超滤膜反应器见附图2。
最后,对超滤膜系统进行反冲洗,采用0.1~0.2mol/LNaCl溶液作为反冲溶液,在反冲洗过程中,对超滤膜系统两电极进行反转,整个系统形成原电池,在膜的表面有阳极反应:2Cl–2e=Cl2↑,阴极:2H++2e=H2↑。
①从反应可以看出,在膜的表面不断的有气体生成,形成气蚀作用,使得附着在膜表面的污染物质更加容易脱落。
②不锈钢网本身具有很好的耐氧化性,聚合形成的聚吡咯\聚苯胺本身的耐氧化性、耐腐蚀性也很好,所以在作为导电膜的过滤过程中具有很好的过滤效果,而且可以增强膜的使用寿命。
本发明的有益效果是:本发明的基于不锈钢网的高分子复合导电超滤膜采用电化学聚合的方法,在不锈钢网的表面聚合一层稳定的聚吡咯或者聚苯胺材料,采用不锈钢网作为膜的基准材料,在不锈钢网的基础上进行聚合改进,提高了复合膜的强度和耐受性,也有利于大面积的制备;采用电化学聚合的方法在不锈钢网的表面形成一层聚吡咯\聚苯胺,降低了不锈钢网的孔径,使复合膜性能达到超滤膜标准。并且表面聚合的吡咯或者苯胺对水中小分析污染物质具有很好的吸附去除效果。
本发明制备的导电复合膜具有较好的稳定性、高效性、吸附性、重复利用性以及良好的导电性,且工艺较成熟,制备过程简单。
附图说明
图1是本发明一种基于不锈钢网的高分子复合导电超滤膜制备方法中电镀反应器结构示意图;
图2是本发明一种基于不锈钢网的高分子复合导电超滤膜制备方法中膜组件的结构示意图。
具体实施方式
本发明提供的基于不锈钢网的高分子复合导电超滤膜,包括不锈钢网,在不锈钢网的表面聚合有一层稳定的聚吡咯或者聚苯胺材料。
不锈钢网的孔径为1.5-2.5mm,厚度为55-65μm。
本发明的基于不锈钢网的高分子复合导电超滤膜的制备方法,具体操作步骤如下:
步骤1,对不锈钢网和钛片分别进行表面预处理;
步骤2,配置电化学混合溶液;
步骤3:将步骤1预处理后的不锈钢网和钛片夹在电镀反应器(如图1所示)中,其中不锈钢网作为工作电极放置在中间,在不锈钢网两侧放置钛片作为辅助电极,钛板与不锈钢网的间距为1cm;
再加入甘汞饱和电极作为参比电极,工作电极、辅助电极和参比电极分别通过导线连接在电化学工作站上,然后将整个电镀反应器放置在步骤2配置的电化学混合溶液中进行电镀,电镀过程中,扫描电压为-0.2v-2v,扫描速度为-0.5-2v/s,扫描圈数为80-120圈,不锈钢网上即镀上了一层膜,即得到了预镀膜;
步骤4:将所述预镀膜取出,用去离子水冲洗8-12次,再浸泡25-35min,即得到复合导电超滤膜。
步骤3钛板与不锈钢网的间距为1-2cm;电镀过程中,扫描电压为-0.2v-2v,扫描速度为-0.5-2v/s,扫描圈数为80-120圈。
步骤1预处理是方法是:
步骤1.1:将不锈钢网和钛片裁剪为形状、大小一致,并分别用砂纸打磨;
步骤1.2:配置质量分数为10%的NaOH溶液,将不锈钢网和钛片浸泡在NaOH溶液中,并且水浴加热到45-55℃,保温25-35min,去除表面的油污;
步骤1.3:将步骤1.2中浸泡的不锈钢网或钛片取出,用清水浸泡冲洗大约5-7次,然后配置浓度为0.1mol/L-0.2mol/L的HCl溶液,将冲洗完的不锈钢网和钛片浸泡在HCl溶液中,浸泡时间8-12min,以去除表面的氧化物。
步骤2电化学混合溶液包括:在H2SO4溶液中加入苯胺溶液,硫酸和苯胺摩尔比0.3mol/L:0.01-0.15mol/L。
步骤2电化学混合溶液还包括:在H2SO4溶液中加入吡咯溶液,硫酸和吡咯摩尔比0.3mol/L:0.1-0.2mol/L。
不锈钢网的孔径为1.5-2.5mm,厚度为55-65μm。
实施例1
步骤1,对不锈钢网和钛片分别进行表面预处理
步骤1.1:选取孔径为1.5mm不锈钢网,裁剪成大小为7cm×10cm,再裁剪两块和不锈钢网形状、大小一致的钛板,并分别将不锈钢网和钛板用砂纸进行表面打磨;
步骤1.2:配置质量分数为10%的NaOH溶液,将不锈钢网和钛片分别浸泡在NaOH溶液中,并且水浴加热到45℃,保温25min,去除表面的油污;
步骤1.3:将步骤1.2中浸泡的不锈钢网和钛片取出,用清水浸泡冲洗大约5次,然后配置浓度为0.1mol/L的HCl溶液,将冲洗完的不锈钢网和钛片分别浸泡在HCl溶液中,浸泡时间8min,以去除表面的氧化物;
步骤2,在H2SO4溶液中加入吡咯溶液,H2SO4和吡咯摩尔比为0.3mol/L:0.1mol/L,即获得电化学混合溶液;
步骤3:将步骤1预处理后的不锈钢网和钛片夹在电镀反应器中,其中不锈钢网作为工作电极放置在中间,在不锈钢网两侧放置钛片作为辅助电极,钛板与不锈钢网的间距为2cm;
再加入甘汞饱和电极作为参比电极,工作电极、辅助电极和参比电极分别通过导线连接在电化学工作站上,然后将整个电镀反应器放置在步骤2配置的电化学混合溶液中进行电镀,电镀过程中,扫描电压为-0.2v,扫描速度为2v/s,扫描圈数为120圈,不锈钢网上即镀上了一层膜,即得到了预镀膜;
步骤4:将所述预镀膜取出,用去离子水冲洗8次,再浸泡25min,即得到复合导电超滤膜。
导电超滤膜的使用和清洗方法具体如下:
步骤1,将上述制备的超滤膜加入到膜组件(如图2所示)中,以超滤膜作为阴极,以石墨为阳极,接通电压为2v。
步骤2,使用步骤1中的膜组件,进行正常的膜过滤,一段时间后超滤膜的通量降低和夸膜压差升高,此时对腐殖质的去除达到96%以上,对多糖的去除达到88%以上,对磷的去除达到98%以上;
步骤3.然后进行反冲洗,通入浓度为0.2mol/L的NaCl溶液,超滤膜作为阳极,石墨作为阴极,两电极之间通入2V电压,并且每隔30s反转一次电极,间隔5s返回,整个清洗时间为10min,通过透明的膜组件会清晰的看见膜的表面有气泡的产生。清洗结束,再次通过过滤实验,通量明显有很大的提升,膜间压差明显降低,膜表面污染物的去除效果达到98%以上。
步骤4.对于膜表面聚吡咯吸附的磷等物质解吸,采用0.1mol/L的NaOH作为解吸附溶液,将NaOH溶液缓慢的输入膜系统中,并且反复多次正向和反向冲洗浸泡,达到解吸附的效果,最后注入浓度为0.1mol/L的HCl作为活化剂,活化聚吡咯膜的表面,最后采用纯水进行冲洗,使反冲洗水的pH值达到中性,整个解析过程,膜表面磷的回收率达到98.1%。
实施例2
步骤1,对不锈钢网和钛片分别进行表面预处理
步骤1.1:选取孔径为1.5mm不锈钢网,裁剪成大小为7cm×10cm,再裁剪两块和不锈钢网形状、大小一致的钛板,并分别对不锈钢网和钛板用砂纸进行表面打磨;
步骤1.2:配置质量分数为10%的NaOH溶液,将不锈钢网和钛片分别浸泡在NaOH溶液中,并且水浴加热到55℃,保温35min,去除表面的油污;
步骤1.3:将步骤1.2中浸泡的不锈钢网和钛片取出,用清水浸泡冲洗大约7次,然后配置浓度为0.2mol/L的HCl溶液,将冲洗完的不锈钢网和钛片分别浸泡在HCl溶液中,浸泡时间12min,以去除表面的氧化物。
步骤2,在H2SO4溶液中加入苯胺溶液,H2SO4和苯胺摩尔比0.3mol/L:0.15mol/L,即获得电化学混合溶液;
步骤3:将步骤1预处理后的不锈钢网和钛片夹在电镀反应器中,其中不锈钢网作为工作电极放置在中间,在不锈钢网两侧放置钛片作为辅助电极,钛板与不锈钢网的间距为1cm;
再加入甘汞饱和电极作为参比电极,工作电极、辅助电极和参比电极分别通过导线连接在电化学工作站上,然后将整个电镀反应器放置在步骤2配置的电化学混合溶液中进行电镀,电镀过程中,扫描电压为-0.2v,扫描速度为-0.5v/s,扫描圈数为80圈,不锈钢网上即镀上了一层膜,即得到了预镀膜;
步骤4:将所述预镀膜取出,用去离子水冲洗12次,再浸泡35min,即得到复合导电超滤膜。
导电超滤膜的使用和清洗方法具体如下:
步骤1,将上述制备的超滤膜加入到膜组件中,以超滤膜作为阴极,以石墨作为阳极,通电压为2v,构成一个电解池。
步骤2,使用步骤1中的膜组件,进行正常的膜过滤,一段时间后膜的通量降低和夸膜压差升高。此时对腐殖质的去除达到93%以上,对多糖的去除达到90%以上,对磷的去除达到98%以上。
步骤3,然后进行反冲洗,通入浓度为0.2mol/L的NaCl溶液,对超滤膜和另一个钛片电极之间通入电压为2V,并且每隔30s反转一次电极,整个清洗时间为10min,通过透明的膜组件会清晰的看见膜的表面有气泡的产生。清洗结束,再次通过过滤实验,通量明显有很大的提升,膜间压差显著降低。膜表面污染物的去除效果达到97%以上。
步骤4.对于膜表面聚苯胺吸附的磷等物质解吸,采用0.1mol/L的NaOH作为解吸附溶液,将NaOH溶液缓慢的输入膜系统中,并且反复多次正向和反向冲洗浸泡,达到解吸附的效果,最后注入浓度为0.1mol/L的HCl作为活化剂,活化聚苯胺膜的表面,最后采用纯水进行冲洗,使反冲洗水的pH值达到中性,整个解析过程,膜表面磷的回收率达到97.8%。
实施例3
步骤1,对不锈钢网和钛片分别进行表面预处理
步骤1.1:选取孔径为2.5mm不锈钢网,裁剪成大小为7cm×10cm,再裁剪两块和不锈钢网形状、大小一致的钛板,并分别将不锈钢网和钛板用砂纸进行表面打磨;
步骤1.2:配置质量分数为10%的NaOH溶液,将不锈钢网和钛片分别浸泡在NaOH溶液中,并且水浴加热到50℃,保温35min,去除表面的油污;
步骤1.3:将步骤1.2中浸泡的不锈钢网和钛片取出,用清水浸泡冲洗大约6次,然后配置浓度为0.15mol/L的HCl溶液,将冲洗完的不锈钢网和钛片分别浸泡在HCl溶液中,浸泡10min,以去除表面的氧化物。
步骤2,在H2SO4溶液中加入苯胺溶液,H2SO4和苯胺摩尔比0.3mol/L:0.1mol/L,即获得电化学混合溶液;
步骤3:将步骤1预处理后的不锈钢网和钛片夹在电镀反应器中,其中不锈钢网作为工作电极放置在中间,在不锈钢网两侧放置钛片作为辅助电极,钛板与不锈钢网的间距为1.5cm;
再加入甘汞饱和电极作为参比电极,工作电极、辅助电极和参比电极分别通过导线连接在电化学工作站上,然后将整个电镀反应器放置在步骤2配置的电化学混合溶液中进行电镀,电镀过程中,扫描电压为1.5v,扫描速度为1v/s,扫描圈数为100圈,不锈钢网上即镀上了一层膜,即得到了预镀膜;
步骤4:将所述预镀膜取出,用去离子水冲洗12次,再浸泡35min,即得到复合导电超滤膜。
导电超滤膜的使用和清洗方法具体如下:
步骤1,将上述制备的超滤膜加入到膜组件中,以超滤膜作为阴极,以石墨作为阳极,通电压为2v。
步骤2,使用步骤1中的膜组件,进行正常的过滤,一段时间后膜的通量降低和膜间压差升高,此时对腐殖质的去除达到96%以上,对多糖的去除达到86%以上,对磷的去除达到97%以上;
步骤3,然后进行反冲洗,通入浓度为0.2mol/L的NaCl溶液,对超滤膜和另一个钛片电极之间通入2V电压,并且每隔30S反转一次电极,整个清洗时间为10min,通过透明的膜组件会清晰的看见膜的表面有气泡的产生。清洗结束,再次通过过滤实验,通量明显有很大的提升,膜间压差降低。膜表面污染物的去除效果达到96%以上。
步骤4,对于膜表面的聚苯胺吸附的磷等物质解吸,采用0.1mol/L的NaOH作为解吸附溶液,将NaOH溶液缓慢的输入膜系统中,并且反复多次正向和反向冲洗浸泡,达到解吸附的效果,最后注入浓度为0.1mol/L的HCl作为活化剂,活化聚苯胺膜的表面,最后采用纯水进行冲洗,使反冲洗水的pH值达到中性,整个解析过程,膜表面磷的回收率达到98.9%。
实施例4
步骤1,对不锈钢网和钛片分别进行表面预处理
步骤1.1:选取孔径为2.5mm不锈钢网,裁剪成大小为7cm×10cm,再裁剪两块和不锈钢网形状、大小一致的钛板,并分别不锈钢网和钛板用砂纸进行表面打磨;
步骤1.2:配置质量分数为10%的NaOH溶液,将不锈钢网和钛片分别浸泡在NaOH溶液中,并且水浴加热到50℃,保温25min,去除表面的油污;
步骤1.3:将步骤1.2中浸泡的不锈钢网和钛片取出,用清水浸泡冲洗大约6次,然后配置浓度为0.1mol/L的HCl溶液,将冲洗完的不锈钢网和钛片分别浸泡在HCl溶液中,浸泡时间10min,以去除表面的氧化物;
步骤2,在H2SO4溶液中加入吡咯溶液,H2SO4和吡咯摩尔比为0.3mol/L:0.3mol/L,即获得电化学混合溶液;
步骤3:将步骤1预处理后的不锈钢网和钛片夹在电镀反应器中,其中不锈钢网作为工作电极放置在中间,在不锈钢网两侧放置钛片作为辅助电极,钛板与不锈钢网的间距为1.5cm;
再加入甘汞饱和电极作为参比电极,工作电极、辅助电极和参比电极分别通过导线连接在电化学工作站上,然后将整个电镀反应器放置在步骤2配置的电化学混合溶液中进行电镀,电镀过程中,扫描电压为0.5v,扫描速度为1.5v/s,扫描圈数为80圈,不锈钢网上即镀上了一层膜,即得到了预镀膜;
步骤4:将所述预镀膜取出,用去离子水冲洗8次,再浸泡30min,即得到复合导电超滤膜。
导电超滤膜的使用和清洗方法具体如下:
步骤1,将上述制备的超滤膜加入到膜组件中,以不锈钢网作为阴极,以石墨作为阳极,接通电压为2v。
步骤2,将步骤1中的膜组件,进行正常的膜过滤,一段时间后膜的通量降低和膜间压差升高,此时对腐殖质的去除达到93%以上,对多糖的去除达到84%以上,对磷的去除达到96%以上;
步骤3,然后进行反冲洗,通入浓度为0.2mol/L的NaCl溶液,超滤膜作为阳极,石墨作为阴极,两电极之间通入2V电压,并且每隔30s反转一次电极,间隔5s返回,整个清洗时间为10min,通过透明的膜组件会清晰的看见膜的表面有气泡的产生。清洗结束,再次通过过滤实验,通量明显有很大的提升,膜间压差明显降低,膜表面污染物的去除效果达到97%以上。
步骤4.对于膜表面的聚吡咯吸附的磷等物质解吸,采用0.1mol/L的NaOH作为解吸附溶液,将NaOH溶液缓慢的输入膜系统中,并且反复多次正向和反向冲洗浸泡,达到解吸附的效果,最后注入浓度为0.1mol/L的HCl作为活化剂,活化聚吡咯的表面,最后采用纯水进行冲洗,使反冲洗水的pH值达到中性,整个解析过程,膜表面磷的回收率达到97.5%。

Claims (8)

1.基于不锈钢网的高分子复合导电超滤膜,其特征在于,包括不锈钢网,在所述不锈钢网的表面聚合有一层稳定的聚吡咯或者聚苯胺材料。
2.根据权利要求1所述的基于不锈钢网的高分子复合导电超滤膜,其特征在于,所述不锈钢网的孔径为1.5-2.5mm,厚度为55-65μm。
3.基于不锈钢网的高分子复合导电超滤膜的制备方法,其特征在于,具体操作步骤如下:
步骤1,对不锈钢网和钛片分别进行表面预处理;
步骤2,配置电化学混合溶液;
步骤3:将步骤1预处理后的不锈钢网和钛片夹在电镀反应器中,其中不锈钢网作为工作电极放置在中间,在所述不锈钢网两侧放置钛片作为辅助电极,再加入甘汞饱和电极作为参比电极,所述工作电极、辅助电极和参比电极分别通过导线连接在电化学工作站上,然后将整个电镀反应器放置在步骤2配置的电化学混合溶液中进行电镀,不锈钢网上即镀上了一层膜,即得到了预镀膜;
步骤4:将所述预镀膜取出,用去离子水冲洗8-12次,再浸泡25-35min,即得到复合导电超滤膜。
4.根据权利要求3所述的基于不锈钢网的高分子复合导电超滤膜的制备方法,其特征在于,步骤3所述钛板与不锈钢网的间距为1-2cm;所述电镀过程中,扫描电压为-0.2v-2v,扫描速度为-0.5-2v/s,扫描圈数为80-120圈。
5.根据权利要求3所述的基于不锈钢网的高分子复合导电超滤膜的制备方法,其特征在于,步骤1所述预处理是方法是:
步骤1.1:将所述不锈钢网和所述钛片裁剪为形状、大小一致,并分别用砂纸打磨;
步骤1.2:配置质量分数为10%的NaOH溶液,将所述不锈钢网和钛片分别浸泡在NaOH溶液中,并且水浴加热到45-55℃,保温25-35min,去除表面的油污;
步骤1.3:将步骤1.2中浸泡的不锈钢网和钛片取出,用清水浸泡冲洗大约5-7次,然后配置浓度为0.1mol/L-0.2mol/L的HCl溶液,将冲洗完的不锈钢网或钛片浸泡在所述HCl溶液中,浸泡时间8-12min,以去除表面的氧化物。
6.根据权利要求3所述的基于不锈钢网的高分子复合导电超滤膜的制备方法,其特征在于,步骤2所述电化学混合溶液包括:在H2SO4溶液中加入苯胺溶液,H2SO4和苯胺摩尔比为0.3mol/L:0.01-0.15mol/L。
7.根据权利要求3所述的基于不锈钢网的高分子复合导电超滤膜的制备方法,其特征在于,步骤2所述电化学混合溶液包括:在H2SO4溶液中加入吡咯溶液,H2SO4和吡咯摩尔比为0.3mol/L:0.1-0.2mol/L。
8.根据权利要求3所述的基于不锈钢网的高分子复合导电超滤膜的制备方法,其特征在于,所述不锈钢网的孔径为1.5-2.5mm,厚度为55-65μm。
CN201810858226.3A 2018-07-31 2018-07-31 基于不锈钢网的高分子复合导电超滤膜及超滤膜制备方法 Active CN108970414B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810858226.3A CN108970414B (zh) 2018-07-31 2018-07-31 基于不锈钢网的高分子复合导电超滤膜及超滤膜制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810858226.3A CN108970414B (zh) 2018-07-31 2018-07-31 基于不锈钢网的高分子复合导电超滤膜及超滤膜制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108970414A true CN108970414A (zh) 2018-12-11
CN108970414B CN108970414B (zh) 2019-12-24

Family

ID=64550606

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810858226.3A Active CN108970414B (zh) 2018-07-31 2018-07-31 基于不锈钢网的高分子复合导电超滤膜及超滤膜制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108970414B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109603566A (zh) * 2018-12-18 2019-04-12 大连理工大学 一种导电聚合物/碳纳米管复合纳滤膜的制备方法及应用
CN111530305A (zh) * 2020-04-17 2020-08-14 华南理工大学 一种纳米锥结构聚吡咯/金属网多孔过滤膜及其制备方法与应用
CN113318607A (zh) * 2021-04-30 2021-08-31 西安理工大学 一种亲水性导电聚合物超滤膜的制备方法
CN113441010A (zh) * 2021-05-19 2021-09-28 杭州未名信科科技有限公司 生物相容微电极及具有其的电渗微泵装置、流体泵送系统

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1172774A (zh) * 1996-08-07 1998-02-11 森田健一 水杀菌方法及该方法所用的处理装置
CN101381472A (zh) * 2008-10-16 2009-03-11 华东师范大学 一种以纳米气泡为模板制备纳米多孔聚吡咯薄膜的方法
CN102020845A (zh) * 2010-11-25 2011-04-20 武汉大学 一种导电聚苯胺聚吡咯复合膜的制备方法
CN102320687A (zh) * 2011-06-18 2012-01-18 山东大学 一种聚苯胺-微生物复合电极的制备方法
CN103214689A (zh) * 2013-03-20 2013-07-24 太原理工大学 一种离子印迹聚合物薄膜的制备方法
CN104289114A (zh) * 2014-09-10 2015-01-21 同济大学 一种导电滤膜及其应用
CN105148619A (zh) * 2015-08-19 2015-12-16 中国科学院兰州化学物理研究所 一种聚苯胺修饰多孔材料的方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1172774A (zh) * 1996-08-07 1998-02-11 森田健一 水杀菌方法及该方法所用的处理装置
CN101381472A (zh) * 2008-10-16 2009-03-11 华东师范大学 一种以纳米气泡为模板制备纳米多孔聚吡咯薄膜的方法
CN102020845A (zh) * 2010-11-25 2011-04-20 武汉大学 一种导电聚苯胺聚吡咯复合膜的制备方法
CN102320687A (zh) * 2011-06-18 2012-01-18 山东大学 一种聚苯胺-微生物复合电极的制备方法
CN103214689A (zh) * 2013-03-20 2013-07-24 太原理工大学 一种离子印迹聚合物薄膜的制备方法
CN104289114A (zh) * 2014-09-10 2015-01-21 同济大学 一种导电滤膜及其应用
CN105148619A (zh) * 2015-08-19 2015-12-16 中国科学院兰州化学物理研究所 一种聚苯胺修饰多孔材料的方法

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109603566A (zh) * 2018-12-18 2019-04-12 大连理工大学 一种导电聚合物/碳纳米管复合纳滤膜的制备方法及应用
CN109603566B (zh) * 2018-12-18 2022-01-04 大连理工大学 一种导电聚合物/碳纳米管复合纳滤膜的制备方法及应用
CN111530305A (zh) * 2020-04-17 2020-08-14 华南理工大学 一种纳米锥结构聚吡咯/金属网多孔过滤膜及其制备方法与应用
CN111530305B (zh) * 2020-04-17 2021-07-20 华南理工大学 一种纳米锥结构聚吡咯/金属网多孔过滤膜及其制备方法与应用
CN113318607A (zh) * 2021-04-30 2021-08-31 西安理工大学 一种亲水性导电聚合物超滤膜的制备方法
CN113318607B (zh) * 2021-04-30 2022-07-15 西安理工大学 一种亲水性导电聚合物超滤膜的制备方法
CN113441010A (zh) * 2021-05-19 2021-09-28 杭州未名信科科技有限公司 生物相容微电极及具有其的电渗微泵装置、流体泵送系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN108970414B (zh) 2019-12-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108970414A (zh) 基于不锈钢网的高分子复合导电超滤膜及超滤膜制备方法
CN108423776B (zh) 一种电容去离子耦合电催化协同去除重金属和有机物的方法
CN104478045B (zh) 一种用于焦化废水的高效电渗析脱盐装置与方法
CN110339733B (zh) 一种氧化石墨烯/聚苯胺复合膜及其应用
US9199867B2 (en) Removal of metals from water
CN102941026B (zh) 一种对单一阳离子具有选择性的离子交换复合膜
CN114684981B (zh) 一种含重金属废水的处理方法和系统
CN106044965B (zh) 一种电镀废水中重金属回收装置及其回收方法
CN107585835A (zh) 基于离子交换树脂的强化微量离子捕集的fcdi装置及应用
CN204848534U (zh) 基于直流电场作用下电容式污水和废水处理设备
CN112479320A (zh) 一种基于流动电极的串联堆叠脱盐系统及脱盐方法
CN111115770A (zh) 一种用于电容去离子的电极材料及电容去离子装置
TW201934496A (zh) 兼具海/廢水脫鹽與殺菌之高效流動電容方法與裝置
CN100341801C (zh) 从镀镍废水中回收镍及去除杂质的方法
KR102004687B1 (ko) 해수중의 리튬이온 회수용 모듈 및 이를 이용한 리튬이온 회수 방법
CN114477357A (zh) 一种去除酸性废液中重金属的方法
CN110257849B (zh) 一种氧化回收废水中铬的电解槽
CN115010226B (zh) 一种膜电解处理高氯有机废水装置
CN113463133B (zh) 电化学装置及其应用、以及回收工业废水中金属的方法
CN217555865U (zh) 一种铜离子氧化还原电解质构筑的多通道电容脱盐装置
CN111875009B (zh) 一种工业废水中硝酸根的处理方法
CN215626955U (zh) 一种电解废水回收硫酸铜富集铜离子浓缩装置
CN115196724B (zh) 交换极电化学复合离子置换集成除盐装置及其实施方法
CN212655533U (zh) 一种适用于高硬度废水的耐结垢电吸附系统
CN217377584U (zh) 基于柔性铝空气电池的自供电重金属回收装置

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
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Application publication date: 20181211

Assignee: Zheng Xing

Assignor: XI'AN University OF TECHNOLOGY

Contract record no.: X2022980005684

Denomination of invention: Polymer composite conductive ultrafiltration membrane based on stainless steel mesh and its preparation method

Granted publication date: 20191224

License type: Exclusive License

Record date: 20220516

EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract