CN110496544B - 一种无机-有机复合碳基导电超滤膜的制备方法及应用 - Google Patents

一种无机-有机复合碳基导电超滤膜的制备方法及应用 Download PDF

Info

Publication number
CN110496544B
CN110496544B CN201910799728.8A CN201910799728A CN110496544B CN 110496544 B CN110496544 B CN 110496544B CN 201910799728 A CN201910799728 A CN 201910799728A CN 110496544 B CN110496544 B CN 110496544B
Authority
CN
China
Prior art keywords
membrane
inorganic
organic
film
fiber cloth
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.)
Active
Application number
CN201910799728.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110496544A (zh
Inventor
孙雪菲
刘琳娜
王曙光
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.)
Shandong University
Original Assignee
Shandong University
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 Shandong University filed Critical Shandong University
Priority to CN201910799728.8A priority Critical patent/CN110496544B/zh
Publication of CN110496544A publication Critical patent/CN110496544A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110496544B publication Critical patent/CN110496544B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/14—Ultrafiltration; Microfiltration
    • B01D61/145—Ultrafiltration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D67/00—Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
    • B01D67/0079—Manufacture of membranes comprising organic and inorganic components
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/02—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor characterised by their properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/02—Inorganic material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/02—Inorganic material
    • B01D71/021—Carbon
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/02—Inorganic material
    • B01D71/024—Oxides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/02—Inorganic material
    • B01D71/024—Oxides
    • B01D71/027—Silicium oxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/06—Organic material
    • B01D71/30—Polyalkenyl halides
    • B01D71/32—Polyalkenyl halides containing fluorine atoms
    • B01D71/34—Polyvinylidene fluoride
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/06—Organic material
    • B01D71/40—Polymers of unsaturated acids or derivatives thereof, e.g. salts, amides, imides, nitriles, anhydrides, esters
    • B01D71/42—Polymers of nitriles, e.g. polyacrylonitrile
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/06—Organic material
    • B01D71/66—Polymers having sulfur in the main chain, with or without nitrogen, oxygen or carbon only
    • B01D71/68—Polysulfones; Polyethersulfones
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
    • C02F1/444—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by ultrafiltration or microfiltration
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C02F1/461—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
    • C02F1/467—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis by electrochemical disinfection; by electrooxydation or by electroreduction
    • C02F1/4672—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis by electrochemical disinfection; by electrooxydation or by electroreduction by electrooxydation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
    • C02F1/725—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation by catalytic oxidation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2325/00—Details relating to properties of membranes
    • B01D2325/26—Electrical properties
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/34—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from industrial activities not provided for in groups C02F2103/12 - C02F2103/32
    • C02F2103/343—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from industrial activities not provided for in groups C02F2103/12 - C02F2103/32 from the pharmaceutical industry, e.g. containing antibiotics

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

本发明涉及一种无机‑有机复合碳基导电超滤膜的制备方法，该方法将无机纳米材料通过层层刮膜或浸泡的方式结合到预处理后的亲水碳纤维布(CF)上，在亲水碳纤维布上得到无机纳米材料薄膜；然后采用相转化法将有机材料铸膜液聚合于无机纳米材料薄膜上，得到无机‑有机复合碳基导电超滤膜。本发明的无机‑有机复合碳基导电超滤膜，亲水碳纤维布起支撑和导电的作用，无机纳米材料与亲水碳纤维布结合牢固，并且不受电化学的影响，无机纳米材料起修饰亲水碳纤维布的作用，改善导电膜的亲水性，无机纳米材料利用其亲水性使有机膜附着牢固，提高了无机‑有机复合碳基导电超滤膜的稳定性，经过8次循环后膜的性能基本保持不变。

Description

一种无机-有机复合碳基导电超滤膜的制备方法及应用
技术领域
本发明涉及一种无机-有机复合碳基导电超滤膜的制备方法及应用，属于膜技术领域。
背景技术
抗生素是日常生活中接触最为频繁、使用最大的化学品之一。由于我国存在十分严重的抗生素滥用现象，在自然水体和饮用水中已经检测到相对高浓度的抗生素物质，而抗生素的难降解性，可长期滞留于水体内，严重危害饮用水质且带来重大公共卫生问题，造成巨大的环境污染，所以对于水体中的抗生素污染的解决迫在眉睫。
膜分离技术具有操作简单、占地面积小，处理过程中无相变且不会产生新的污染物质、分离效果好等优点，近年来在水处理领域中得到广泛应用。然而，在膜工艺发展过程中，膜污染问题制约其快速发展，同时膜技术的本身工艺特性，污染物往往截留于膜表面，不能够进一步深度去除。结合电催化与膜过滤技术能够在截留污染物的同时实现对污染物的降解去除，有效缓解膜污染。
电催化膜过滤技术是将膜分离工艺与电催化氧化相结合的新型膜分离技术。主要以物理化学性质稳定的导电多孔材料为基膜，并在基膜上涂覆具有电催化性能的纳米材料，在低压电场下通过电催化膜直接氧化或间接氧化产生的羟基(·OH)、超氧自由基(·O2-)以及过氧化氢(H2O2)等氧化剂将有机污染物分解。
膜分离当中常见的聚合物薄膜性能稳定，分离效果好，但由于其聚合物本身特性往往不具备导电性能，因此无法应用于电催化过程；另外，现有的电催化膜由于电化学的参与使得电催化膜的活性物质脱落，循环稳定性差，并且对抗生素处理效果差。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提供一种无机-有机复合碳基导电超滤膜的制备方法及应用，本发明制得的超滤膜稳定性好，经过8次循环后水通量及抗生素基本保持不变，循环性能好，并且对抗生素的去除效果高。
本发明的技术方案如下：
一种无机-有机复合碳基导电超滤膜的制备方法，包括步骤如下：
1)亲水碳纤维布的预处理步骤；
2)将无机纳米材料通过层层刮膜或浸泡的方式结合到预处理后的亲水碳纤维布(CF)上，70-90℃下固化20-40min，在亲水碳纤维布上得到无机纳米材料薄膜；
3)采用相转化法将有机材料铸膜液聚合于无机纳米材料薄膜上，得到无机-有机复合碳基导电超滤膜。
根据本发明优选的，步骤1)中，亲水碳纤维布的预处理步骤具体如下：
将亲水碳纤维布浸入丙酮、去离子水和无水乙醇的混合溶液中超声20-40min后，经50-70℃干燥即得；所述混合溶液中，丙酮、去离子水和无水乙醇的体积比为1:1:1。
亲水碳纤维布为现有技术，可市场购得。
根据本发明优选的，步骤2)中，所述的无机纳米材料为将二氧化硅溶胶、TiO2溶液、MoS2溶液或石墨溶液。
根据本发明优选的，所述二氧化硅溶胶的制备方法如下：将质量浓度为36％-38％的浓盐酸和去离子水的混合溶液与正硅酸四乙酯(TEOS)和无水乙醇的混合溶液混合均匀，50-70℃下加热搅拌2-4h，然后经70-90℃下干燥0.5-2h后静置20-26h即得；所述正硅酸四乙酯、无水乙醇、去离子水和浓盐酸的摩尔比为1:3-4:6-7:0.08-0.09。
根据本发明优选的，TiO2溶液的浓度为2mmol/L，MoS2溶液的浓度为2mmol/L，石墨溶液的浓度为2mmol/L，溶剂均为水。
根据本发明优选的，无机纳米材料薄膜的厚度为180-220μm；优选为200μm。
根据本发明优选的，步骤3)中，有机材料铸膜液为PES铸膜液、PSF铸膜液、PVDF铸膜液或PAN铸膜液。
根据本发明优选的，步骤3)中，有机铸膜液聚合于薄膜上的方法如下：将有机材料粉末溶解于混合溶剂中，搅拌20-28h后静置排气一天得到有机铸膜液；将有机铸膜液在无机纳米材料薄膜上进行刮膜，使均匀覆盖薄膜，刮膜后室温蒸发15-25s，然后缓慢浸入去离子水中室温保持10-14h，40-60℃下烘干得到。
根据本发明优选的，步骤3)中，刮膜后得到的有机膜的厚度为180-220μm；优选为200μm。
根据本发明优选的，步骤3)中，所述混合溶剂为N，N-二甲基乙酰胺和N-甲基吡咯烷酮的混合物，N，N-二甲基乙酰胺和N-甲基吡咯烷酮的质量比为1:1。
根据本发明优选的，步骤3)中，所述有机铸膜液中，有机材料的质量浓度为10-20％。
根据本发明优选的，步骤3)中，得到无机-有机复合碳基导电超滤膜保存于去离子水中备用。
一种无机-有机复合碳基导电超滤膜，采用上述方法制备得到。
一种无机-有机复合碳基导电超滤膜的应用，在外加电压的基础上，去除废水中的抗生素。
根据本发明优选的，所述外加电源为直流电源，电压控制在1-3V。
本发明电压优选控制在1-3V，电压超过3V后，抗生素废水处理效果不再增大，反而增加处理成本。
本发明的技术特点及有益效果如下：
1、本发明以具有良好的机械性能、优异的亲水性、成本低的亲水碳纤维布作为导电膜基底，为制备稳定高效的导电膜提供了一个良好的载体，经预处理后，将无机纳米材料通过层层刮膜或真空抽滤的方式结合到预处理后的亲水碳纤维布(CF)上，然后采用相转化法将有机铸膜液聚合于薄膜上，得到无机-有机复合碳基导电超滤膜，制备方法简单，成本较低，避免造成二次污染，可大规模推广利用。
2、本发明的无机-有机复合碳基导电超滤膜，亲水碳纤维布起支撑和导电的作用，无机纳米材料与亲水碳纤维布结合牢固，并且不受电化学的影响，无机纳米材料起修饰亲水碳纤维布的作用，改善导电膜的亲水性，无机纳米材料利用其亲水性使有机膜附着牢固，提高了无机-有机复合碳基导电超滤膜的稳定性，经过8次循环后膜的性能基本保持不变。
3、本发明的无机-有机复合碳基导电超滤膜，无机纳米材料薄膜的厚度以及有机铸膜液的浓度提高了对抗生素的去除率，并且膜自身良好的导电性能，在外加电压的基础上，使其分离浓缩污染物的同时降解污染物，并有效抑制膜污染等问题。
附图说明
图1为实施例1制得的二氧化硅-聚醚砜导电超滤膜的SEM图；
图2为实施例1制得的二氧化硅-聚醚砜导电超滤膜的XPS图；
图3为实施例1步骤(3)制得的亲水碳纤维布上粘附二氧化硅薄膜的SEM图；
图4为实施例1制得的二氧化硅-聚醚砜导电超滤膜相同条件下经过8次循环后膜的标准化水通量变化趋势图；
图5为实施例1制得的二氧化硅-聚醚砜导电超滤膜相同条件下经过8次循环后膜的抗生素去除率的变化趋势；
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步描述，但本发明保护范围不限于此。
同时下述实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂、材料和设备，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
实施例中，PES重均分子量50000，型号为德国巴斯夫E2010；
二氧化钛，南京先锋纳米材料科技有限公司有售，纯度为分析纯；
PSF粉末，上海麦克林生化技术有限公司有售，重均分子量80000，纯度97.5％；
二硫化钼，南京先锋纳米材料科技有限公司有售，纯度为分析纯；
PVDF，Alfa Aesar(China)Chemicals Co.,Ltd.有售，重均分子量825000，纯度≥99.5％；
石墨，南京先锋纳米材料科技有限公司有售，纯度为分析纯；
PAN，Aladdin chemistry Co.Ltd有售，重均分子量85000，纯度为分析纯。
实施例1
一种二氧化硅-聚醚砜复合碳基导电超滤膜的制备方法，步骤如下：
(1)亲水碳纤维布的预处理：将亲水碳纤维布浸入丙酮、去离子水和无水乙醇的混合溶液中超声30min后，放入60℃烘箱中干燥即得；所述混合溶液中，丙酮、去离子水和无水乙醇的体积比为1:1:1。
(2)二氧化硅溶胶的制备：将质量浓度为36％-38％的浓盐酸和去离子水的混合溶液与正硅酸四乙酯(TEOS)和无水乙醇的混合溶液混合均匀(正硅酸四乙酯、无水乙醇、去离子水和浓盐酸的摩尔比为1:3.8:6.4:0.085)，在60℃水浴磁力搅拌器中加热搅拌3h，放入80℃烘箱中干燥1h后室温静置24h即得。
(3)将二氧化硅溶胶在预处理后的亲水碳纤维布的一面进行两层刮膜，每刮一层在80℃下固化30min，得厚度为100μm的二氧化硅薄膜；亲水碳纤维布上粘附二氧化硅薄膜的SEM图如图3所示；
(4)聚醚砜(PES)铸膜液的制备：将PES粉末溶解于混合溶剂中(质量比为1:1的N，N-二甲基乙酰胺和N-甲基吡咯烷酮)，混合搅拌24h后静置排气一天，得聚醚砜(PES)铸膜液，铸膜液中聚醚砜浓度为10wt％；
(5)将聚醚砜(PES)铸膜液在步骤(3)得到的二氧化硅薄膜上进行刮膜使均匀覆盖薄膜，室温蒸发20s，将膜缓慢浸入去离子水中室温保持12h，50℃下烘干后得PES膜厚度为200μm的二氧化硅-聚醚砜导电超滤膜，保存于去离子水中，使用时无需干燥。
制得的二氧化硅-聚醚砜导电超滤膜的SEM图、XPS图如图1、图2所示，通过图2可以看出，二氧化硅及PES的成功附着在碳布上。
二氧化硅-聚醚砜导电超滤膜的应用：
将二氧化硅-聚醚砜导电超滤膜置于现有的废水处理系统中，对二氧化硅-聚醚砜导电超滤膜施加1V的直流电，出水口处取样，测定废水中抗生素含量。
在同样条件下反复运行8个循环后(处理半小时抗生素废水后，用去离子水清洗导电膜，再进行下一批废水的处理，如此循环8次)，处理结果见图4、图5所示，从图中可以看出多次循环后膜的标准化水通量略有下降，抗生素去除率仅下降0.6％，说明本发明的二氧化硅-聚醚砜导电超滤膜稳定性好，可重复利用性强。
实施例2
一种二氧化钛-聚芳砜复合碳基导电超滤膜的制备方法，步骤如下：
(1)亲水碳纤维布的预处理：将亲水碳纤维布浸入丙酮、去离子水和无水乙醇的混合溶液中超声30min后，放入60℃烘箱中干燥即得；所述混合溶液中，丙酮、去离子水和无水乙醇的体积比为1:1:1。
(2)将预处理后的亲水碳纤维布，浸泡于2mmol/L的二氧化钛溶液中24h，此过程在30℃摇床中进行，以使二氧化钛的均匀负载；
(3)聚芳砜(PSF)铸膜液的制备：将PSF粉末溶解于混合溶剂中(质量比为1:1的N，N-二甲基乙酰胺和N-甲基吡咯烷酮)，混合搅拌24h后静置排气一天，得铸膜液，铸膜液中聚芳砜浓度为10wt％；
(4)将聚芳砜(PSF)铸膜液在步骤(2)得到的二氧化钛薄膜上进行刮膜使均匀覆盖薄膜，室温蒸发20s，将膜缓慢浸入去离子水中室温保持12h，50℃下烘干后得PSF膜厚度为200μm的二氧化钛-聚芳砜导电超滤膜，保存于去离子水中，使用时无需干燥。
实施例3
一种MoS2-PVDF复合碳基导电超滤膜的制备方法，步骤如下：
(1)亲水碳纤维布的预处理：将亲水碳纤维布浸入丙酮、去离子水和无水乙醇的混合溶液中超声30min后，放入60℃烘箱中干燥即得；所述混合溶液中，丙酮、去离子水和无水乙醇的体积比为1:1:1。
(2)将预处理后的亲水碳纤维布，浸泡于2mmol/L的二硫化钼溶液中24h，此过程在30℃摇床中进行，以使二硫化钼的均匀负载；
(3)聚偏氟乙烯(PVDF)铸膜液的制备：将PVDF粉末溶解于混合溶剂中(质量比为1:1的N，N-二甲基乙酰胺和N-甲基吡咯烷酮)，混合搅拌24h后静置排气一天，得铸膜液，铸膜液中聚偏氟乙烯浓度为10wt％；
(4)将聚偏氟乙烯(PVDF)铸膜液在步骤(2)得到的二硫化钼薄膜上进行刮膜使均匀覆盖薄膜，室温蒸发20s，将膜缓慢浸入去离子水中室温保持12h，50℃下烘干后得PVDF膜厚度为200μm的二硫化钼-聚偏氟乙烯导电超滤膜，保存于去离子水中，使用时无需干燥。
实施例4
一种石墨纳米材料-PAN复合碳基导电超滤膜的制备方法，步骤如下：
(1)亲水碳纤维布的预处理：将亲水碳纤维布浸入丙酮、去离子水和无水乙醇的混合溶液中超声30min后，放入60℃烘箱中干燥即得；所述混合溶液中，丙酮、去离子水和无水乙醇的体积比为1:1:1。
(2)将预处理后的亲水碳纤维布，浸泡于2mmol/L的石墨溶液中24h，此过程在30℃摇床中进行，以使石墨的均匀负载。
(3)聚丙烯腈(PAN)铸膜液的制备：将PAN粉末溶解于混合溶剂中(质量比为1:1的N，N-二甲基乙酰胺和N-甲基吡咯烷酮)，混合搅拌24h后静置排气一天，得铸膜液，铸膜液中聚丙烯腈浓度为10wt％；
(4)将聚丙烯腈(PAN)铸膜液在步骤(2)得到的石墨纳米材料薄膜上进行刮膜使均匀覆盖薄膜，室温蒸发20s，将膜缓慢浸入去离子水中室温保持12h，50℃下烘干后得PAN膜厚度为200μm的石墨-聚丙烯腈导电超滤膜，保存于去离子水中，使用时无需干燥。

Claims (5)

1.一种无机-有机复合碳基导电超滤膜的制备方法，包括步骤如下：
1）亲水碳纤维布的预处理步骤；
2）将无机纳米材料通过层层刮膜或浸泡的方式结合到预处理后的亲水碳纤维布上，70-90℃下固化20-40min，在亲水碳纤维布上得到无机纳米材料薄膜；所述的无机纳米材料为二氧化硅溶胶或MoS2溶液；MoS2溶液的浓度为2mmol/L，溶剂均为水；
所述二氧化硅溶胶的制备方法如下：将质量浓度为36%-38%的浓盐酸和去离子水的混合溶液与正硅酸四乙酯（TEOS）和无水乙醇的混合溶液混合均匀，50-70℃下加热搅拌2-4h，然后经70-90℃下干燥0.5-2h后静置20-26h即得；所述正硅酸四乙酯、无水乙醇、去离子水和浓盐酸的摩尔比为1:3-4:6-7:0.08-0.09；
3）采用相转化法将有机材料铸膜液聚合于无机纳米材料薄膜上，得到无机-有机复合碳基导电超滤膜；无机纳米材料薄膜的厚度为180-220μm；
有机材料铸膜液为聚醚砜PES铸膜液、聚芳砜PSF铸膜液、聚偏氟乙烯PVDF铸膜液或聚丙烯腈PAN铸膜液；有机铸膜液聚合于薄膜上的方法如下：将有机材料粉末溶解于混合溶剂中，搅拌20-28h后静置排气一天得到有机铸膜液；将有机铸膜液在无机纳米材料薄膜上进行刮膜，使均匀覆盖薄膜，刮膜后室温蒸发15-25s，然后缓慢浸入去离子水中室温保持10-14h，40-60℃下烘干得到。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1）中，亲水碳纤维布的预处理步骤具体如下：
将亲水碳纤维布浸入丙酮、去离子水和无水乙醇的混合溶液中超声20-40min后，经50-70℃干燥即得；所述混合溶液中，丙酮、去离子水和无水乙醇的体积比为1:1:1。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤3）中，刮膜后得到的有机膜的厚度为180-220μm；所述混合溶剂为N，N-二甲基乙酰胺和N-甲基吡咯烷酮的混合物，N，N-二甲基乙酰胺和N-甲基吡咯烷酮的质量比为1:1；所述有机铸膜液中，有机材料的质量浓度为10-20%。
4.一种无机-有机复合碳基导电超滤膜，采用权利要求1-3任意一项所述的制备方法制备得到。
5.权利要求4所述的无机-有机复合碳基导电超滤膜的应用，在外加电压的基础上，去除废水中的抗生素，外加电源为直流电源，电压控制在1-3V。
CN201910799728.8A 2019-08-28 2019-08-28 一种无机-有机复合碳基导电超滤膜的制备方法及应用 Active CN110496544B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910799728.8A CN110496544B (zh) 2019-08-28 2019-08-28 一种无机-有机复合碳基导电超滤膜的制备方法及应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910799728.8A CN110496544B (zh) 2019-08-28 2019-08-28 一种无机-有机复合碳基导电超滤膜的制备方法及应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110496544A CN110496544A (zh) 2019-11-26
CN110496544B true CN110496544B (zh) 2021-10-08

Family

ID=68589747

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910799728.8A Active CN110496544B (zh) 2019-08-28 2019-08-28 一种无机-有机复合碳基导电超滤膜的制备方法及应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110496544B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110496543B (zh) * 2019-08-28 2021-10-08 山东大学 一种二氧化硅-聚醚砜导电超滤膜的制备方法及其所得的超滤膜与应用
CN111359458A (zh) * 2020-04-03 2020-07-03 江西省科学院能源研究所 一种氧化二硫化钼改性平板纳滤膜及其制备方法和应用
CN111573828B (zh) * 2020-05-20 2021-04-13 山东膜源水净化科技股份有限公司 一种动态平衡mbr膜组件
CN114931862B (zh) * 2022-05-31 2022-11-11 哈尔滨工程大学 一种用于海水淡化-提铀联产光热光催化膜及其制备方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103426649A (zh) * 2013-08-21 2013-12-04 吉林大学 不同碳纤维/氢氧化钴电极和固液复合电极体系的制备方法
CN105903358A (zh) * 2016-04-14 2016-08-31 大连理工大学 一种反应性电化学阳极膜的制备方法
CN107195906A (zh) * 2017-06-28 2017-09-22 中南大学 一种多孔碳布、制备方法及其应用
CN108159888A (zh) * 2018-01-09 2018-06-15 贵阳时代沃顿科技有限公司 一种具有光催化性能的超亲水超滤膜的制备方法
CN108636137A (zh) * 2018-04-25 2018-10-12 西安建筑科技大学 一种负载硫化铟锌与聚偏氟乙烯的膜复合材料及其制备方法
CN109745865A (zh) * 2019-02-20 2019-05-14 山东大学 一种基于石墨/二氧化钛复合材料的聚偏氟乙烯电催化超滤膜
EP3579968A4 (en) * 2017-02-09 2020-08-26 California Institute of Technology TREATMENT OF WATER USING POROUS CARBON ELECTRODE

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7754064B2 (en) * 2006-09-29 2010-07-13 Eltron Research & Development Methods and apparatus for the on-site production of hydrogen peroxide

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103426649A (zh) * 2013-08-21 2013-12-04 吉林大学 不同碳纤维/氢氧化钴电极和固液复合电极体系的制备方法
CN105903358A (zh) * 2016-04-14 2016-08-31 大连理工大学 一种反应性电化学阳极膜的制备方法
EP3579968A4 (en) * 2017-02-09 2020-08-26 California Institute of Technology TREATMENT OF WATER USING POROUS CARBON ELECTRODE
CN107195906A (zh) * 2017-06-28 2017-09-22 中南大学 一种多孔碳布、制备方法及其应用
CN108159888A (zh) * 2018-01-09 2018-06-15 贵阳时代沃顿科技有限公司 一种具有光催化性能的超亲水超滤膜的制备方法
CN108636137A (zh) * 2018-04-25 2018-10-12 西安建筑科技大学 一种负载硫化铟锌与聚偏氟乙烯的膜复合材料及其制备方法
CN109745865A (zh) * 2019-02-20 2019-05-14 山东大学 一种基于石墨/二氧化钛复合材料的聚偏氟乙烯电催化超滤膜

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Forward Osmosis with a Novel Thin-Film Inorganic Membrane;You，Shijie et al.;《Environmental Science & Technology》;20130705;第47卷(第15期);第8733-8742页 *
Graphene oxide modified graphitic carbon nitride as a modifier for thin film composite forward osmosis membrane;Wang, Yaqin et al.;《Journal of Membrane Science》;20150201;第475卷;第281-289页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN110496544A (zh) 2019-11-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110496544B (zh) 一种无机-有机复合碳基导电超滤膜的制备方法及应用
CN110496543B (zh) 一种二氧化硅-聚醚砜导电超滤膜的制备方法及其所得的超滤膜与应用
WO2022032730A1 (zh) 一种耐溶剂反渗透复合膜的制备方法
WO2021008135A1 (zh) 一种导电有机膜耦合过滤系统及降解有机废水的方法
CN1303149C (zh) 纳米氧化铝改性聚偏氟乙烯膜及其制备方法和应用
CN112473372B (zh) 一种导电正渗透膜及其制备方法
CN107913600B (zh) 具有质子交换功能的复合正渗透膜及其制备方法与用途
CN107008156B (zh) 石墨烯过滤复合膜及其制备方法
CN104941466B (zh) 一种用于去除水中大分子肝毒素的介孔碳有机复合膜的制备方法
CN112354378B (zh) 层状MoS2纳米片共混还原的氧化石墨烯纳滤膜及其制备方法
Teng et al. A polydopamine-coated polyamide thin film composite membrane with enhanced selectivity and stability for vanadium redox flow battery
CN103861467A (zh) 一种低温水热法制备强亲水性抗污染复合膜及其应用
CN109745865A (zh) 一种基于石墨/二氧化钛复合材料的聚偏氟乙烯电催化超滤膜
CN105833743A (zh) 氧化石墨烯涂层改性的芳香聚酰胺反渗透膜及其制备方法
CN108097067A (zh) 一种用于污水处理的聚四氟乙烯复合纳滤膜及其制备方法
KR101020729B1 (ko) 탄소분말과 이산화티탄을 이용한 축전 탈이온화용 복합전극 제조방법
CN106914148A (zh) 一种新的疏水改性体系对羧基化mwcnt/pvdf共混膜表面修饰的方法
CN102179189A (zh) 一种抗污染聚偏氟乙烯超滤膜的制备方法
CN114016285A (zh) 一种用于海水淡化的功能纳米纤维膜的制备方法
CN109012183A (zh) 一种植酸组装的超薄抗污染复合纳滤膜的制备方法
CN112090296A (zh) 基于F-TiO2/Fe-g-C3N4的自清洁平板式PVDF超滤膜及制备方法
CN109865501B (zh) 一种用于吸附去除水中有机染料的复合膜制备方法
CN116139712A (zh) 复合纳米材料改性有机膜的制备方法及应用
CN112546882B (zh) 一种聚吡咯导电膜及其制备方法和应用
CN115350589A (zh) 一种聚合纳滤膜及其制备与应用

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