CN110257944B - 一种功能化纳米复合膜的制备方法及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于纳米复合膜高分子材料生产技术领域，尤其涉及一种功能化纳米复合膜的制备方法及应用。制备方法包括：酸化多壁碳纳米管；将酸化后的多壁碳纳米管加入水中，先加入碳二亚胺和N‑羧基琥珀酰亚胺，水浴超声；再加入功能化试剂，磁力搅拌后取出；离心、干燥，得到功能化多壁碳纳米管；将亲水性聚合物加入N＇N‑二甲基甲酰胺溶液中，磁力搅拌后，加入功能化多壁碳纳米管，搅拌；冷却超声，得到静电纺丝溶液；将静电纺丝溶液进行纺丝，得到纤维膜；热压所述纤维膜，干燥，得到纳米复合膜。本发明既可以解决纳米材料易团聚难分离的问题，提升纳米复合膜的机械性能，又能够使制备的纳米复合膜具有对重金属离子去除的能力。

Description

一种功能化纳米复合膜的制备方法及应用
技术领域
本发明属于纳米复合膜高分子材料生产技术领域，尤其涉及一种功能化纳米复合膜的制备方法及应用。
背景技术
近年来，随着国家工业的快速发展，排放的工业废水中含有的高浓度重金属离子对水环境造成了严重污染。重金属离子具有较高的毒性，即使在低浓度下也会人体产生严重的危害。同时由于重金属不能被微生物降解，随着食物链富集容易产生更高的毒性，因此解决水体中重金属污染具有重要的现实意义。
重金属离子的去除方法主要包括化学沉淀法、吸附法、离子交换法、膜分离法、电渗析法等。与其他传统方法相比较，膜分离法应用于重金属离子去除中具有成本低、节能、无相变、环境友好且去除效率高等优点，但是由于传统膜对重金属离子的去除大多依靠静电作用或孔径筛分，膜的吸附性能和截留性能较差。通常只有纳滤膜或反渗透膜对重金属离子的去除效果较好，但这要求在处理期间施加较高的操作压力，导致显著的能源消耗。
纳米粒子的小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等使其具有独特的电子、磁、光、热和机械性能。在制备膜材料过程中添加纳米粒子合成有机-无机纳米复合膜，可以有效改善膜的亲水性、抗污染性能、机械性能以及分离性能。多壁碳纳米管是一种常见的纳米碳材料，具有超高的比表面积,独特的表面结构,良好的化学和热稳定性,是理想的吸附材料。但是在实际应用中,纳米尺寸效应使得碳纳米管容易团聚,很难从水溶液中快速分离出来。现有技术中制备多壁碳纳米管纳米复合膜多采用浸没沉淀相转化法，然而，制备的复合膜材料中存在指状或大孔结构，使得膜受外界压力时，压力主要被传递至多壁碳纳米管中，而不是被聚合物和多壁碳纳米管共同分担，这导致膜承受的机械强度受到限制；另外，单纯掺杂多壁碳纳米管的纳米复合膜对重金属离子没有去除效果。
发明内容
本发明的目的之一在于：针对目前超滤膜对重金属离子去除性能弱、机械性能低、易团聚等问题，提供一种功能化纳米复合膜的制备方法，将功能化后的多壁碳纳米管作为添加剂加入到膜材料中，既可以解决纳米材料易团聚难分离的问题，还能够提升纳米复合膜的机械性能，又能够使制备的纳米复合膜具有对重金属离子去除的能力。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种功能化纳米复合膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：酸化多壁碳纳米管，得到酸化后的多壁碳纳米管；
步骤二：将所述酸化后的多壁碳纳米管加入水中，先加入碳二亚胺和N-羧基琥珀酰亚胺，水浴超声；再加入功能化试剂，磁力搅拌后取出；离心、干燥，得到功能化多壁碳纳米管；
步骤三：将亲水性聚合物加入N＇N-二甲基甲酰胺溶液中，磁力搅拌后，加入所述功能化多壁碳纳米管，搅拌；冷却超声，得到静电纺丝溶液；
步骤四：将所述静电纺丝溶液进行纺丝，得到纤维膜；
步骤五：热压所述纤维膜，干燥，得到纳米复合膜。
其中，步骤一具体包括以下操作：将多壁碳纳米管置于酸性溶液中，60～80℃下回流2～4h，得到酸化后的多壁碳纳米管。受多壁碳纳米管表面缺陷的影响，其无法直接与氨化试剂反应，因此为了提高其与功能试剂的结合能力，同时改善其在后续纺丝液中的分散性，需要将多壁碳纳米管进行酸化处理。
另外，步骤二具体包括以下操作：将所述酸化后的多壁碳纳米管加入水中，先加入碳二亚胺和N-羧基琥珀酰亚胺，水浴超声；再加入功能化试剂，磁力搅拌反应后取出；离心，倒掉上清液，加入去离子水后重新离心；重复操作，然后将得到的固体放入真空干燥箱中干燥，得到功能化多壁碳纳米管。
作为本发明所述的功能化纳米复合膜的制备方法的一种改进，在步骤二中，所述功能化试剂为聚乙烯亚胺、三甲胺，乙二胺，三乙烯四胺中的至少一种。
作为本发明所述的功能化纳米复合膜的制备方法的一种改进，在步骤二中，所述酸化后的多壁碳纳米管与所述功能化试剂的质量的比值为(0.6～0.8):1。功能化试剂的引入的目的是为了在多壁碳纳米管表面引入对重金属的吸附和截留发挥主要作用的活性官能团。功能化试剂加入量过多无法接枝在多壁碳纳米管表面，造成浪费；功能化试剂加入量过少不足以对多壁碳纳米管充分修饰。
作为本发明所述的功能化纳米复合膜的制备方法的一种改进，在步骤三中，所述亲水性聚合物为聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚丙乙烯、乙烯-乙烯醇共聚物、聚环氧乙烷中的至少一种。
作为本发明所述的功能化纳米复合膜的制备方法的一种改进，在步骤三中，所述亲水性聚合物的浓度为5～10％。浓度过高，纺丝后出现纺锤状的形状，纤维形貌不均一，浓度更高导致无法纺丝。浓度过低，纺丝过程中成液滴滴下，影响纺丝过程。
作为本发明所述的功能化纳米复合膜的制备方法的一种改进，在步骤三中，所述功能化多壁碳纳米管的加入量相对于所述亲水性聚合物质量的百分比为2.0～6.0wt％。功能化多壁碳纳米管过多造成纺丝液粘稠，不能正常纺丝，无法得到良好的纳米复合膜。
作为本发明所述的功能化纳米复合膜的制备方法的一种改进，在步骤四中，所述静电纺丝溶液通过喷射器喷射于膜接收材料上实现纺丝，所述喷射器的工作电压为15～20kv，所述静电纺丝溶液的喷射速度为0.3～1mL/h。电压过低，射流无法从泰勒锥上拉出，只有高于临界值时才可进行静电纺丝；随着静电压的增加，射流受到的拉伸力更大，使得最终纤维的直径变小，但是电压过高会引起纺丝过程的不稳定。喷射速度过小，无法在喷射器喷头形成泰勒锥，即无法形成静电纺丝；纺丝喷液速度增大到0.3～1mL/h，泰勒锥形成后会不断旋转直至膜接收材料上，喷射过程的间隔时间能充分的将溶剂挥发掉，制备直径较小且分布均匀的纳米纤维；当纺丝液喷射速度过大，射流内部的溶剂含量增大以致无法完全挥发，残余的溶剂使纤维粘结，纤维出现很多珠结。
作为本发明所述的功能化纳米复合膜的制备方法的一种改进，在步骤四中，所述喷射器喷头到所述膜接收材料的距离为5～25cm。所述膜接收材料包括但不限于涤纶、丙纶、锦纶、氨纶、腈纶中的一种。若接收距离过短，纤维在固化成形的过程中溶剂来不及完全挥发而发生粘连；如果接收距离过大，使得喷射器喷头和膜接收材料之间的电场强度变小，会影响纺丝射流的喷射速度和所受的静电牵引力。随着接收距离的增大，纤维直径呈下降趋势，当固化距离进一步增大到一定值时，电场强度变小，纤维拉伸不够充分，纤维直径又随之增大。
作为本发明所述的功能化纳米复合膜的制备方法的一种改进，在步骤四中，空气湿度为30-40％，温度为33～40℃。空气湿度过低，纤维表面光滑；空气湿度过高，纤维表面形成多孔结构，并且随着空气湿度的继续增加，纤维表面孔的数量、孔径大小和孔径的分布增加。温度增加，湿度降低会增大溶剂的挥发干燥程度。溶剂干燥得太快，就会使纺丝原液堵塞喷射器喷头，阻碍纺丝进行；而溶剂干燥得太慢，则所得纤维会发生粘连。
本发明的目的另一个目的在于：提供一种采用前文任一段所述的方法制备的功能化纳米复合膜在水污染中的应用。本功能化纳米复合膜无需超高的工作压力造成能源损耗，实现了对水中对重金属离子的高效去除。
本发明的有益效果在于：本发明提供了一种功能化纳米复合膜的制备方法及应用，以功能化试剂改性的多壁碳纳米管为添加剂，亲水性聚合物为膜的基体材料，采用静电纺丝技术制备一种新型纳米复合膜材料，解决了纳米材料易团聚难分离的问题，实现对水中Pb2+和Cu2+等重金属离子的高效分离去除，并提升了纳米复合膜的亲水性、机械性能、吸附性能以及截留性能。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式并不限于此。
实施例1
步骤一：称取1g的多壁碳纳米管置于25％的HNO3溶液中，70℃下回流3h，得到酸化后的多壁碳纳米管。
步骤二：称取酸化的多壁碳纳米管35mg加入至50mL水中，先加入0.25g碳二亚胺(EDC)和0.5g N-羧基琥珀酰亚胺(NHS)，水浴超声1h后，再加入50mg聚乙烯亚胺(PEI)，常温下磁力搅拌反应24h后取出。1000rpm下离心10min，倒掉上清液，加入去离子水后重新于1000rpm下离心10min。重复上述操作3次，然后将得到的固体放入真空干燥箱中干燥10h，得到功能化的多壁碳纳米管。
步骤三：称取2.1g聚丙烯腈加入到27.9gN＇N-二甲基甲酰胺溶液中，50℃条件下磁力搅拌溶解后，再加入相对于所述聚丙烯腈质量的百分比为3.5wt％的功能化多壁碳纳米管，继续搅拌12h，使两者充分混合。然后冷却至室温后超声40min，得到静电纺丝溶液。
步骤四：选用27G(0.51mm)针头，10mL的注射器吸取电纺丝溶液，设置静电纺丝施加电压为17kv，推速为0.5mL/h，针头与接收器之间的距离为15cm，滚筒转速为100rpm/min，控制温度为35℃，空气湿度35％，以涤纶无纺布PET为膜接收材料，连续纺丝9h后取下纤维膜。
步骤五：利用热压机在90℃下压缩纤维膜12分钟，而后将其放入真空干燥箱中保存备用，得到纳米复合膜材料。
实施例2
与实施例1不同的是，在步骤二中，酸化的多壁碳纳米管的质量为40mg，聚乙烯亚胺(PEI)的质量为50mg。
其余与实施例1相同，这里不再赘述。
实施例3
与实施例1不同的是，在步骤二中，酸化的多壁碳纳米管的质量为30mg，聚乙烯亚胺(PEI)的质量为50mg。
其余与实施例1相同，这里不再赘述。
实施例4
与实施例1不同的是，在步骤三中，亲水性聚合物为聚乙烯醇。
其余与实施例1相同，这里不再赘述。
实施例5
与实施例1不同的是，在步骤三中，亲水性聚合物为聚丙烯酸。
其余与实施例1相同，这里不再赘述。
实施例6
与实施例1不同的是，在步骤三中，亲水性聚合物为聚丙乙烯。
其余与实施例1相同，这里不再赘述。
实施例7
与实施例1不同的是，在步骤三中，亲水性聚合物为乙烯-乙烯醇共聚物。
其余与实施例1相同，这里不再赘述。
实施例8
与实施例1不同的是，在步骤三中，亲水性聚合物为聚环氧乙烷。
其余与实施例1相同，这里不再赘述。
实施例9
与实施例1不同的是，在步骤三中，称取1.5g聚丙烯腈加入到28.5gN＇N-二甲基甲酰胺溶液中，即聚丙烯腈的浓度为5％。
其余与实施例1相同，这里不再赘述。
实施例10
与实施例1不同的是，在步骤三中，称取3.0g聚丙烯腈加入到27.0gN＇N-二甲基甲酰胺溶液中，聚丙烯腈的浓度为10％。
其余与实施例1相同，这里不再赘述。
实施例11
与实施例1不同的是，在步骤三中，功能化多壁碳纳米管的加入量相对于聚丙烯腈质量的百分比为2wt％。
其余与实施例1相同，这里不再赘述。
实施例12
与实施例1不同的是，在步骤三中，功能化多壁碳纳米管的加入量相对于聚丙烯腈质量的百分比为6wt％。
其余与实施例1相同，这里不再赘述。
实施例13
与实施例1不同的是，在步骤四中，静电纺丝的施加电压为15kv。
其余与实施例1相同，这里不再赘述。
实施例14
与实施例1不同的是，在步骤四中，静电纺丝的施加电压为20kv。
其余与实施例1相同，这里不再赘述。
实施例15
与实施例1不同的是，在步骤四中，静电纺丝溶液与膜接收材料之间的距离为5cm。
其余与实施例1相同，这里不再赘述。
实施例16
与实施例1不同的是，在步骤四中，静电纺丝溶液与膜接收材料之间的距离为25cm。
其余与实施例1相同，这里不再赘述。
实施例17
与实施例1不同的是，在步骤四中，静电纺丝溶液的喷射速度为0.3mL/h。
其余与实施例1相同，这里不再赘述。
实施例18
与实施例1不同的是，在步骤四中，静电纺丝溶液的喷射速度为1.0mL/h。
其余与实施例1相同，这里不再赘述。
实施例19
与实施例1不同的是，在步骤二中，加入的功能化试剂为三甲胺。
其余与实施例1相同，这里不再赘述。
实施例20
与实施例1不同的是，在步骤二中，加入的功能化试剂为乙二胺。
其余与实施例1相同，这里不再赘述。
实施例21
与实施例1不同的是，在步骤二中，加入的功能化试剂为三乙烯四胺。
其余与实施例1相同，这里不再赘述。
实施例22
与实施例1不同的是，在步骤二中，加入的功能化试剂为聚乙烯亚胺和三甲胺。
其余与实施例1相同，这里不再赘述。
实施例23
与实施例1不同的是，在步骤二中，加入的功能化试剂为聚乙烯亚胺和乙二胺。
其余与实施例1相同，这里不再赘述。
实施例24
与实施例1不同的是，在步骤二中，加入的功能化试剂为聚乙烯亚胺和三乙烯四胺。
其余与实施例1相同，这里不再赘述。
实施例25
与实施例1不同的是，在步骤二中，加入的功能化试剂为聚乙烯亚胺、三甲胺，乙二胺，三乙烯四胺。
其余与实施例1相同，这里不再赘述。
对比例1
步骤一：称取2.1g聚丙烯腈加入到27.9g N＇N-二甲基甲酰胺溶液中，50℃条件下磁力搅拌溶解后。然后冷却至室温后超声40min，得到静电纺丝溶液。
步骤二：选用27G(0.51mm)针头，10mL的注射器吸取电纺丝溶液，设置静电纺丝施加电压为17kv，推速为0.5mL/h，针头与接收器之间的距离为15cm，滚筒转速为100rpm/min，控制温度为35℃，空气湿度35％，以涤纶无纺布PET为膜接收材料，连续纺丝9h后取下纤维膜。
步骤三：利用热压机在90℃下压缩纤维膜12分钟，而后将其放入真空干燥箱中保存备用，得到膜材料。
对比例2
步骤一：称取1g的多壁碳纳米管置于25％的HNO3溶液中，70℃下回流3h，得到酸化后的多壁碳纳米管。
步骤二：称取酸化的多壁碳纳米管45mg加入至50mL水中，先加入0.25g碳二亚胺(EDC)和0.5g N-羧基琥珀酰亚胺(NHS)，水浴超声1h后，再加入50mg聚乙烯亚胺(PEI)，常温下磁力搅拌反应24h后取出。1000rpm下离心10min，倒掉上清液，加入去离子水后重新于1000rpm下离心10min。重复上述操作3次，然后将得到的固体放入真空干燥箱中干燥10h，得到功能化的多壁碳纳米管。
步骤三：称取2.1g聚丙烯腈加入到27.9gN＇N-二甲基甲酰胺溶液中，50℃条件下磁力搅拌溶解后，再加入相对于所述聚丙烯腈质量的百分比为3.5wt％的功能化多壁碳纳米管，继续搅拌12h，使两者充分混合。然后冷却至室温后超声40min，得到静电纺丝溶液。
步骤四：选用27G(0.51mm)针头，10mL的注射器吸取电纺丝溶液，设置静电纺丝施加电压为17kv，推速为0.5mL/h，针头与接收器之间的距离为15cm，滚筒转速为100rpm/min，控制温度为35℃，空气湿度35％，以涤纶无纺布PET为膜接收材料，连续纺丝9h后取下纤维膜。
步骤五：利用热压机在90℃下压缩纤维膜12分钟，而后将其放入真空干燥箱中保存备用，得到纳米复合膜材料。
对比例3
与对比例2不同的是，在步骤二中，酸化的多壁碳纳米管的质量为25mg，聚乙烯亚胺(PEI)的质量为50mg。
其余与实施例1相同，这里不再赘述。
对比例4
步骤一：称取1g的多壁碳纳米管置于25％的HNO3溶液中，70℃下回流3h，得到酸化后的多壁碳纳米管。
步骤二：称取酸化的多壁碳纳米管35mg加入至50mL水中，先加入0.25g碳二亚胺(EDC)和0.5g N-羧基琥珀酰亚胺(NHS)，水浴超声1h后，再加入50mg聚乙烯亚胺(PEI)，常温下磁力搅拌反应24h后取出。1000rpm下离心10min，倒掉上清液，加入去离子水后重新于1000rpm下离心10min。重复上述操作3次，然后将得到的固体放入真空干燥箱中干燥10h，得到功能化的多壁碳纳米管。
步骤三：称取1.2g聚丙烯腈加入到28.8gN＇N-二甲基甲酰胺溶液中，50℃条件下磁力搅拌溶解后，再加入相对于所述聚丙烯腈质量的百分比为3.5wt％的功能化多壁碳纳米管，继续搅拌12h，使两者充分混合。然后冷却至室温后超声40min，得到静电纺丝溶液。
步骤四：选用27G(0.51mm)针头，10mL的注射器吸取电纺丝溶液，设置静电纺丝施加电压为17kv，推速为0.5mL/h，针头与接收器之间的距离为15cm，滚筒转速为100rpm/min，控制温度为35℃，空气湿度35％，以涤纶无纺布PET为膜接收材料，连续纺丝9h后取下纤维膜。
步骤五：利用热压机在90℃下压缩纤维膜12分钟，而后将其放入真空干燥箱中保存备用，得到纳米复合膜材料。
对比例5
与对比例4不同的是，在步骤三中，称取3.3g聚丙烯腈加入到26.7gN＇N-二甲基甲酰胺溶液中，聚丙烯腈的浓度为11％。
其余与实施例1相同，这里不再赘述。
对比例6
步骤一：称取1g的多壁碳纳米管置于25％的HNO3溶液中，70℃下回流3h，得到酸化后的多壁碳纳米管。
步骤二：称取酸化的多壁碳纳米管35mg加入至50mL水中，先加入0.25g碳二亚胺(EDC)和0.5g N-羧基琥珀酰亚胺(NHS)，水浴超声1h后，再加入50mg聚乙烯亚胺(PEI)，常温下磁力搅拌反应24h后取出。1000rpm下离心10min，倒掉上清液，加入去离子水后重新于1000rpm下离心10min。重复上述操作3次，然后将得到的固体放入真空干燥箱中干燥10h，得到功能化的多壁碳纳米管。
步骤三：称取2.1g聚丙烯腈加入到27.9gN＇N-二甲基甲酰胺溶液中，50℃条件下磁力搅拌溶解后，再加入相对于所述聚丙烯腈质量的百分比为1wt％的功能化多壁碳纳米管，继续搅拌12h，使两者充分混合。然后冷却至室温后超声40min，得到静电纺丝溶液。
步骤四：选用27G(0.51mm)针头，10mL的注射器吸取电纺丝溶液，设置静电纺丝施加电压为17kv，推速为0.5mL/h，针头与接收器之间的距离为15cm，滚筒转速为100rpm/min，控制温度为35℃，空气湿度35％，以涤纶无纺布PET为膜接收材料，连续纺丝9h后取下纤维膜。
步骤五：利用热压机在90℃下压缩纤维膜12分钟，而后将其放入真空干燥箱中保存备用，得到纳米复合膜材料。
对比例7
与实施例1不同的是，在步骤三中，功能化多壁碳纳米管的加入量相对于聚丙烯腈质量的百分比为7wt％。
其余与实施例1相同，这里不再赘述。
用实施例得到的纳米复合膜材料做亲水性实验、机械性能实验、吸附性能实验和截留性能实验。实验结果如表1。
用对比例得到的聚丙烯氰膜材料做亲水性实验、机械性能实验、吸附性能实验和截留性能实验。实验结果如表2。
表1实施例实验结果
Figure BDA0002045221410000151
Figure BDA0002045221410000161
Figure BDA0002045221410000171
表2对比例实验结果
Figure BDA0002045221410000172
Figure BDA0002045221410000181
对于对比例的实验结果，需要说明的是：对比例4实验结果中聚丙烯腈溶液浓度过低，纺丝过程中成液滴滴下，影响纺丝过程。对比例5实验结果中聚丙烯腈溶液浓度过高，纺丝后出现纺锤状的形状，纤维形貌不均一，浓度更高导致无法纺丝。对比例7实验结果中功能化多壁碳纳米管过多造成纺丝液粘稠，不能正常纺丝，无法得到良好的纳米复合膜。
由实施例1和对比例1对比可以得出：
1)对比例1的接触角76.8°，实施例1的接触角40.2°，加入功能化的多壁碳纳米管后，纳米复合膜的亲水性提高了(76.8-40.2)/76.8＝47.65％。提高膜的亲水性有利于增强膜的抗污染能力。
2)加入功能化的多壁碳纳米管后，纳米复合膜的机械性能大幅提升，原因在于功能化的多壁碳纳米管与聚丙烯腈聚合物之间存在的氢键以及静电作用，由于存在这些作用，使得当有外界压力时，压力可以从聚丙烯腈聚合物传递至功能化的多壁碳纳米管上，从而提升膜的压力。更强的机械性能有利于膜在实际应用中能够承受更大的施加压力。
3)加入功能化的多壁碳纳米管后，纳米复合膜对重金属离子Pb2+和Cu2+的吸附性能和截留性能大大提升。原因是掺杂了功能化的多壁碳纳米管材料，功能化试剂聚乙烯亚胺其表面的氨基能够与重金属离子发生配位络合作用，从而将重金属离子截留下来。
另外，由实施例1～3和对比例2～3对比可以得出：聚乙烯亚胺的引入的目的是为了在多壁碳纳米管表面引入对重金属的吸附和截留发挥主要作用的活性官能团。聚乙烯亚胺加入量过多无法接枝在多壁碳纳米管表面，造成浪费；聚乙烯亚胺加入量过少不足以对多壁碳纳米管充分修饰，导致对重金属离子的吸附和截留性能显著降低。
除此之外，由实施例1和对比例6对比可以得出：功能化多壁碳纳米管的加入量相对于所述聚丙烯腈质量的百分比为1wt％，得到的纳米复合膜的效果不如实施例1，这是由于功能化多壁碳纳米管的量过少，无法与聚丙烯腈充分接触形成良好的结构，导致对重金属离子的吸附和截留性能显著降低。
综上，本发明以功能化试剂改性的多壁碳纳米管为添加剂，亲水性聚合物聚丙烯腈为膜的基体材料，采用静电纺丝技术制备一种新型纳米复合膜材料，解决了纳米材料易团聚难分离的问题，实现对水中Pb2+和Cu2+等重金属离子的高效分离去除，并提升了纳米复合膜的亲水性、机械性能、吸附性能以及截留性能。采用本发明技术方案制备的功能化纳米复合膜实现了在水污染中的应用，本功能化纳米复合膜无需超高的工作压力造成能源损耗，实现了对水中重金属离子的高效去除。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本发明的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (9)

1.一种功能化纳米复合膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：酸化多壁碳纳米管，得到酸化后的多壁碳纳米管；
步骤二：将所述酸化后的多壁碳纳米管加入水中，先加入碳二亚胺和N-羧基琥珀酰亚胺，水浴超声；再加入功能化试剂，磁力搅拌后取出；离心、干燥，得到功能化多壁碳纳米管；
步骤三：将亲水性聚合物加入N＇N-二甲基甲酰胺溶液中，磁力搅拌后，加入所述功能化多壁碳纳米管，搅拌；冷却超声，得到静电纺丝溶液；
步骤四：将所述静电纺丝溶液进行纺丝，得到纤维膜；
步骤五：热压所述纤维膜，干燥，得到纳米复合膜；
在步骤二中，所述功能化试剂为聚乙烯亚胺、三甲胺、乙二胺、三乙烯四胺中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的功能化纳米复合膜的制备方法，其特征在于，在步骤二中，所述酸化后的多壁碳纳米管与所述功能化试剂的质量的比值为（0.6~0.8）:1。
3.根据权利要求1所述的功能化纳米复合膜的制备方法，其特征在于，在步骤三中，所述亲水性聚合物为聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚丙乙烯、乙烯-乙烯醇共聚物、聚环氧乙烷中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的功能化纳米复合膜的制备方法，其特征在于，在步骤三中，所述亲水性聚合物的浓度为5~10%。
5.根据权利要求1所述的功能化纳米复合膜的制备方法，其特征在于，在步骤三中，所述功能化多壁碳纳米管的加入量相对于所述亲水性聚合物质量的百分比为2.0~6.0wt%。
6.根据权利要求1所述的功能化纳米复合膜的制备方法，其特征在于，在步骤四中，所述静电纺丝溶液通过喷射器喷射于膜接收材料上实现纺丝，所述喷射器的工作电压为15~20kv，所述静电纺丝溶液的喷射速度为0.3~1.0mL/h。
7.根据权利要求6所述的功能化纳米复合膜的制备方法，其特征在于，在步骤四中，所述喷射器喷头到所述膜接收材料的距离为5~25cm。
8.根据权利要求1所述的功能化纳米复合膜的制备方法及，其特征在于，在步骤四中，空气湿度为30~40%，温度为33~40℃。
9.一种采用权利要求1~8任一项所述的方法制备的功能化纳米复合膜在水污染中的应用。
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