CN111013555A - 一种水处理纳米材料复合膜及其制备方法 - Google Patents

一种水处理纳米材料复合膜及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种水处理纳米材料复合膜及其制备方法,属于污水处理技术领域。本发明先将葡聚糖用高碘酸钾进行氧化制得氧化葡聚糖,然后用聚丙烯酸和二乙烯三胺处理碳纳米管,制得改性碳纳米管,其次,将氧化葡聚糖与聚烯丙胺盐酸盐和改性碳纳米管混合反应后,制得微凝胶,再将微凝胶与钛酸四丁酯混合,并水解,过滤,制得改性微凝胶,最后,将改性微凝胶与聚偏氟乙烯和聚乙烯吡咯烷酮混合,制得成膜液,将成膜液于玻璃板上成膜后,揭膜,洗涤,干燥,制得水处理纳米材料复合膜。本发明制备的水处理纳米材料复合膜对金属离子和有机物污染的水都具有良好的处理能力。

Description

一种水处理纳米材料复合膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域,具体是一种水处理纳米材料复合膜及其制备方法。
背景技术
随着工业的发展,重金属污染越来越严重,重金属的废水污染通过食物链的传播将会对于环境产生深远的影响,重金属的废水污染也逐渐成为全球性的研究课题。目前,水体重金属污染修复治理采用以下两条基本途径:一是降低重金属的生物可利用性和在水体中的迁移能力;二是将重金属从受污染水体中彻底清除,主要有以下三类:化学法、物理化学法和生物法。
在重金属污水处理中,物理法中的吸附法是最常用的技术方法,主要是利用多孔性固态物质吸附水中污染物来处理废水。传统的吸附剂有活性炭、沸石、蛭石、海泡石、硅藻士、陶粒等,其中陶粒是一种较为廉价的进行废水处理的产品,现有的研究陶粒,一般是采用烧结法和免烧法来制备,但已无法适应高效环保发展的要求,特别是磷石膏产品的表面由于磷石膏本身内部的可溶性杂质含量较高,整体性能较差,因此针对吸附重金属离子的磷石膏产品的研究受到研究人员的重视。
现有技术中用于重金属污水吸附处理的磷石膏产品的表面由于磷石膏本身内部的可溶性杂质含量较高,尤其是钠含量较高,导致表面粉化,进而降低了磷石膏复合膜产品的强度和韧性,进而导致磷石膏产品的质量较差,产品的耐候性和耐腐蚀性能较差,使用寿命较为短暂等问题。
传统的污水处理方法存在成本高、效率低、二次污染等问题。研究表明,具有光催化性的半导体纳米级氧化物能够利用紫外线降解多种污染物,可将水中烃类、表面活性剂、有机染料、含氮有机物、有机磷杀虫剂、木材防腐剂等氧化分解,可用于污水处理。采用粉体光催化氧化物制得的复合膜进行污水处理时,存在粉体难回收、悬浮粉体影响光线透过率等问题;因此近年来多采用二氧化钛薄膜进行光催化,但又存在因纳米二氧化钛团聚而导致接触面积较小、催化效率低、且薄膜寿命不高等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水处理纳米材料复合膜及其制备方法,以解决现有技术中的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种水处理纳米材料复合膜,其特征在于,主要包括以下重量份数的原料组分:40~70份聚偏氟乙烯,4~10份聚乙烯吡咯烷酮和5~12份纳米二氧化钛。
一种水处理纳米材料复合膜,其特征在于,所述水处理纳米材料复合膜还包括以下重量份数的原料组分:10~20份微凝胶。
作为优化,所述微凝胶由聚烯丙胺盐酸盐、改性碳纳米管和氧化葡聚糖制得;所述氧化葡聚糖由葡聚糖经高碘酸钾处理后制得;所述改性碳纳米管是由碳纳米管经聚丙烯酸和二乙烯三胺改性后制得。
作为优化,所述水处理纳米材料复合膜主要包括以下重量份数的原料组分:65份聚偏氟乙烯,8份聚乙烯吡咯烷酮,8份纳米二氧化钛和12份微凝胶。
作为优化,一种水处理纳米材料复合膜的制备方法,主要包括以下制备步骤:
(1)将葡聚糖与高碘酸钾反应,提纯,制得氧化葡聚糖,将氧化葡聚糖与聚烯丙胺盐酸盐和改性碳纳米管反应后,制得微凝胶;
(2)将步骤(1)所得微凝胶与钛酸四丁酯混合,并加入三氯甲烷和稀硝酸,搅拌反应后,过滤,干燥,得改性微凝胶;
(3)将步骤(2)所得改性微凝胶与二甲基乙酰胺溶液混合,并加入聚偏氟乙烯和聚乙烯吡咯烷酮,搅拌混合后,得成膜液;
(4)将步骤(3)所得成膜液用刮刀刮涂于玻璃板上,并浸入凝胶浴中,静置后,取出玻璃板,揭膜,洗涤,干燥,得水处理纳米材料复合膜;
(5)对步骤(4)所得水处理纳米材料复合膜进行指标分析。
作为优化,一种水处理纳米材料复合膜的制备方法,主要包括以下制备步骤:
(1)将葡聚糖与水按质量比1:25混合,并加入葡聚糖质量0.9倍的高碘酸钾,于氮气氛围下,搅拌反应后,得氧化葡聚糖混合液,将氧化葡聚糖混合液与质量分数为15%的氯化钡溶液按质量比1:1.5混合,搅拌反应后,过滤,去除沉淀,得预处理氧化葡聚糖混合液,将预处理氧化葡聚糖混合液与质量分数为15%的硫酸钠溶液按质量比1:1.6混合,搅拌反应后,过滤,得氧化葡聚糖分散液,将聚烯丙胺盐酸盐与水按质量比1:180混合,并加入聚烯丙胺盐酸盐质量1~2倍的改性碳纳米管,搅拌分散后,调节pH至9.8,得混合分散液,将混合分散液与氧化葡聚糖分散液按体积比1:1混合,并控制氧化葡聚糖分散液的加入速率为5~8mL/min于氮气氛围下搅拌反应后,抽滤,干燥,得微凝胶;
(2)将步骤(1)所得微凝胶与三氯甲烷按质量比1:20混合,并加入微凝胶质量2~4倍的钛酸四丁酯,搅拌混合后,得微凝胶混合液,将微凝胶混合液与质量分数为10%的硝酸按质量比 8:1混合,搅拌水解后,过滤,干燥,得改性微凝胶;
(3)将步骤(2)所得改性微凝胶与质量分数为80%的二甲基乙酰胺溶液按质量比1:20混合,并加入改性微凝胶质量3~4倍的聚偏氟乙烯和改性微凝胶质量0.3~0.4倍的聚乙烯吡咯烷酮,搅拌混合后,得成膜液;
(4)将步骤(3)所得成膜液用厚度为200μm的刮刀刮涂于玻璃板上,并浸入凝胶浴中,于温度为20℃的条件下静置2min后,取出玻璃板,揭膜,洗涤,干燥,得水处理纳米材料复合膜;
(5)对步骤(4)所得水处理纳米材料复合膜进行指标分析。
作为优化,步骤(1)所述改性碳纳米管为将碳纳米管与混合酸液按质量比1:40混合,搅拌反应后,过滤,干燥,得酸化碳纳米管,将二环己基碳二亚胺与4-二甲氨基吡啶按质量比11:1混合,并加入二环己基碳二亚胺质量60~80倍的N.N-二甲基甲酰胺和二环己基碳二亚胺质量0.2倍的酸化碳纳米管,搅拌分散,得碳纳米管分散液,将碳纳米管分散液与聚丙烯酸按质量比60:1混合,于氮气氛围下搅拌反应后,过滤,干燥,得预改性碳纳米管,将预改性碳纳米管与N.N-二甲基甲酰胺按质量比1:50混合,并加入预改性碳纳米管质量10倍的二乙烯三胺,搅拌反应后,过滤,干燥,得改性碳纳米管。
作为优化,步骤(4)所述凝胶浴为去离子水。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
本发明在制备水处理纳米材料复合膜时加入微凝胶,并将微凝胶与二氧化钛进行结合;首先,在制备微凝胶时将氧化葡聚糖与改性碳纳米管和聚烯丙胺盐酸盐共同反应,由于葡聚糖在经过氧化后,可将葡聚糖分子链上相邻的羟基转化为醛基,并且经改性后的碳纳米管和聚烯丙胺盐酸盐分子链上都带有伯氨基,因此,在与氧化葡聚糖混合后,经改性后的碳纳米管和聚烯丙胺盐酸盐分子链上的伯氨基可与醛基发生交联从而形成微凝胶结构,因为氨基与醛基的交联结构对金属离子具有良好的吸附性能,且在微凝胶结构中聚烯丙胺盐酸盐上还残留有铵根离子,因此对带负电荷的染料具有较好的吸附性,从而使得在微凝胶可吸附金属离子和带有负电荷的有机大分子,进而提高污染物与二氧化钛的接触面积,提高产品的降解效率,其次,在钛酸四丁酯的水解过程中加入微凝胶结构,由于微凝胶结构在无机物表面易于成膜,因此,可在纳米二氧化钛形成过程中,在纳米二氧化钛表面成膜,从而提高纳米二氧化钛在产品制备过程中的分散性,进而进一步提高产品的催化效率,同时由于微凝胶为透明状,因此,在包覆纳米二氧化钛时不会对纳米二氧化钛的光催化性造成太大影响。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
为了更清楚的说明本发明提供的方法通过以下实施例进行详细说明,在以下实施例中制作的水处理纳米材料复合膜的各指标测试方法如下:
降解性能:将各实施例所得的水处理纳米材料复合膜与对比例在90min,光强为100mW/cm2可见光光照下,对20mg/L的甲基橙模拟废水的降解率。
金属离子吸附性:将各实施例所得的水处理纳米材料复合膜与对比例置于铅离子浓度为5mg/L的水中,静置90min后,测量水中铅离子浓度。
实施例1
一种水处理纳米材料复合膜,按重量份数计,主要包括:65份聚偏氟乙烯,8份聚乙烯吡咯烷酮,8份纳米二氧化钛和12份微凝胶。
一种水处理纳米材料复合膜的制备方法,所述水处理纳米材料复合膜的制备方法主要包括以下制备步骤:
(1)将葡聚糖与水按质量比1:25混合于烧瓶中,并向烧瓶中加入葡聚糖质量0.9倍的高碘酸钾,向烧瓶中以45mL/min的速率通入氮气,于温度为35℃的条件下,避光搅拌反应12h后,得氧化葡聚糖混合液,将氧化葡聚糖混合液与质量分数为15%的氯化钡溶液按质量比1:1.5混合,于温度为40℃,转速为300r/min的条件下搅拌反应50min后,过滤,去除沉淀,得预处理氧化葡聚糖混合液,将预处理氧化葡聚糖混合液与质量分数为15%的硫酸钠溶液按质量比1:1.6混合,于温度为35℃,转速为400r/min的条件下搅拌反应40min后,过滤,得氧化葡聚糖分散液,将聚烯丙胺盐酸盐与水按质量比1:180混合于烧杯中,并向烧杯加入聚烯丙胺盐酸盐质量2倍的改性碳纳米管,于转速为600r/min的条件下搅拌分散30min后,调节烧杯内物料的pH至9.8,得混合分散液,将混合分散液与氧化葡聚糖分散液按体积比1:1混合于三口烧瓶中,并控制氧化葡聚糖分散液的加入速率为8mL/min,向三口烧瓶中以50mL/min的速率通入氮气,于温度为45℃,转速为320r/min的条件下搅拌反应2h后,抽滤,得微凝胶坯料,将微凝胶坯料于温度为75℃的条件下干燥2h,得微凝胶;
(2)将步骤(1)所得微凝胶与三氯甲烷按质量比1:20混合,并向微凝胶与三氯甲烷的混合物中加入微凝胶质量3倍的钛酸四丁酯,搅拌混合后,得微凝胶混合液,将微凝胶混合液与质量分数为10%的硝酸按质量比8:1混合,于温度为40℃,转速为300r/min的条件下搅拌水解2h后,过滤,得改性微凝胶坯料,将改性微凝胶坯料于温度为70℃的条件下干燥2h,得改性微凝胶;
(3)将步骤(2)所得改性微凝胶与质量分数为80%的二甲基乙酰胺溶液按质量比1:20混合于搅拌机中,并向搅拌机中加入改性微凝胶质量3倍的聚偏氟乙烯和改性微凝胶质量0.4倍的聚乙烯吡咯烷酮,搅拌混合后,得成膜液;
(4)将步骤(3)所得成膜液用厚度为200μm的刮刀刮涂于玻璃板上,并浸入凝胶浴中,于温度为20℃的条件下静置2min后,取出玻璃板,揭膜,得水处理纳米材料复合膜坯料,将水处理纳米材料复合膜坯料用去离子水洗涤8次后,并于温度为60℃的条件下干燥3h,得水处理纳米材料复合膜;
(5)对步骤(4)所得水处理纳米材料复合膜进行指标分析。
作为优化,步骤(1)所述改性碳纳米管为将碳纳米管与混合酸液按质量比1:40混合,搅拌反应后,过滤,干燥,得酸化碳纳米管,将二环己基碳二亚胺与4-二甲氨基吡啶按质量比11:1混合,并加入二环己基碳二亚胺质量80倍的N.N-二甲基甲酰胺和二环己基碳二亚胺质量0.2倍的酸化碳纳米管,搅拌分散,得碳纳米管分散液,将碳纳米管分散液与聚丙烯酸按质量比60:1混合,于氮气氛围下搅拌反应后,过滤,干燥,得预改性碳纳米管,将预改性碳纳米管与N.N-二甲基甲酰胺按质量比1:50混合,并加入预改性碳纳米管质量10倍的二乙烯三胺,搅拌反应后,过滤,干燥,得改性碳纳米管。
作为优化,步骤(4)所述凝胶浴为去离子水。
实施例2
一种水处理纳米材料复合膜,按重量份数计,主要包括:65份聚偏氟乙烯,8份聚乙烯吡咯烷酮,8份纳米二氧化钛和12份微凝胶。
一种水处理纳米材料复合膜的制备方法,所述水处理纳米材料复合膜的制备方法主要包括以下制备步骤:
(1)将葡聚糖与水按质量比1:25混合于烧瓶中,并向烧瓶中加入葡聚糖质量0.9倍的高碘酸钾,向烧瓶中以45mL/min的速率通入氮气,于温度为35℃的条件下,避光搅拌反应12h后,得氧化葡聚糖混合液,将氧化葡聚糖混合液与质量分数为15%的氯化钡溶液按质量比1:1.5混合,于温度为40℃,转速为300r/min的条件下搅拌反应50min后,过滤,去除沉淀,得预处理氧化葡聚糖混合液,将预处理氧化葡聚糖混合液与质量分数为15%的硫酸钠溶液按质量比1:1.6混合,于温度为35℃,转速为400r/min的条件下搅拌反应40min后,过滤,得氧化葡聚糖分散液,将聚烯丙胺盐酸盐与水按质量比1:180混合于烧杯中,于转速为400r/min的条件下搅拌分散30min后,调节烧杯内物料的pH至9.8,得混合分散液,将混合分散液与氧化葡聚糖分散液按体积比1:1混合于三口烧瓶中,并控制氧化葡聚糖分散液的加入速率为8mL/min,向三口烧瓶中以50mL/min的速率通入氮气,于温度为45℃,转速为320r/min的条件下搅拌反应2h后,抽滤,得微凝胶坯料,将微凝胶坯料于温度为75℃的条件下干燥2h,得微凝胶;
(2)将步骤(1)所得微凝胶与三氯甲烷按质量比1:20混合,并向微凝胶与三氯甲烷的混合物中加入微凝胶质量3倍的钛酸四丁酯,搅拌混合后,得微凝胶混合液,将微凝胶混合液与质量分数为10%的硝酸按质量比8:1混合,于温度为40℃,转速为300r/min的条件下搅拌水解2h后,过滤,得改性微凝胶坯料,将改性微凝胶坯料于温度为70℃的条件下干燥2h,得改性微凝胶;
(3)将步骤(2)所得改性微凝胶与质量分数为80%的二甲基乙酰胺溶液按质量比1:20混合于搅拌机中,并向搅拌机中加入改性微凝胶质量3倍的聚偏氟乙烯和改性微凝胶质量0.4倍的聚乙烯吡咯烷酮,搅拌混合后,得成膜液;
(4)将步骤(3)所得成膜液用厚度为200μm的刮刀刮涂于玻璃板上,并浸入凝胶浴中,于温度为20℃的条件下静置2min后,取出玻璃板,揭膜,得水处理纳米材料复合膜坯料,将水处理纳米材料复合膜坯料用去离子水洗涤8次后,并于温度为60℃的条件下干燥3h,得水处理纳米材料复合膜;
(5)对步骤(4)所得水处理纳米材料复合膜进行指标分析。
作为优化,步骤(1)所述改性碳纳米管为将碳纳米管与混合酸液按质量比1:40混合,搅拌反应后,过滤,干燥,得酸化碳纳米管,将二环己基碳二亚胺与4-二甲氨基吡啶按质量比11:1混合,并加入二环己基碳二亚胺质量80倍的N.N-二甲基甲酰胺和二环己基碳二亚胺质量0.2倍的酸化碳纳米管,搅拌分散,得碳纳米管分散液,将碳纳米管分散液与聚丙烯酸按质量比60:1混合,于氮气氛围下搅拌反应后,过滤,干燥,得预改性碳纳米管,将预改性碳纳米管与N.N-二甲基甲酰胺按质量比1:50混合,并加入预改性碳纳米管质量10倍的二乙烯三胺,搅拌反应后,过滤,干燥,得改性碳纳米管。
作为优化,步骤(4)所述凝胶浴为去离子水。
实施例3
一种水处理纳米材料复合膜,按重量份数计,主要包括:65份聚偏氟乙烯,8份聚乙烯吡咯烷酮,8份纳米二氧化钛和12份微凝胶。
一种水处理纳米材料复合膜的制备方法,所述水处理纳米材料复合膜的制备方法主要包括以下制备步骤:
(1)将葡聚糖与水按质量比1:25混合于烧瓶中,并向烧瓶中加入葡聚糖质量0.9倍的高碘酸钾,向烧瓶中以45mL/min的速率通入氮气,于温度为35℃的条件下,避光搅拌反应12h后,得氧化葡聚糖混合液,将氧化葡聚糖混合液与质量分数为15%的氯化钡溶液按质量比1:1.5混合,于温度为40℃,转速为300r/min的条件下搅拌反应50min后,过滤,去除沉淀,得预处理氧化葡聚糖混合液,将预处理氧化葡聚糖混合液与质量分数为15%的硫酸钠溶液按质量比1:1.6混合,于温度为35℃,转速为400r/min的条件下搅拌反应40min后,过滤,得氧化葡聚糖分散液,将聚烯丙胺盐酸盐与水按质量比1:180混合于烧杯中,并向烧杯加入聚烯丙胺盐酸盐质量2倍的改性碳纳米管,于转速为600r/min的条件下搅拌分散30min后,调节烧杯内物料的pH至9.8,得混合分散液,将混合分散液与氧化葡聚糖分散液按体积比1:1混合于三口烧瓶中,并控制氧化葡聚糖分散液的加入速率为8mL/min,向三口烧瓶中以50mL/min的速率通入氮气,于温度为45℃,转速为320r/min的条件下搅拌反应2h后,抽滤,得微凝胶坯料,将微凝胶坯料于温度为75℃的条件下干燥2h,得微凝胶;
(2)将钛酸四丁酯与三氯甲烷按质量比3:20混合,搅拌混合后,得钛酸四丁酯混合液,将钛酸四丁酯混合液与质量分数为10%的硝酸按质量比8:1混合,于温度为40℃,转速为300r/min的条件下搅拌水解2h后,过滤,得纳米二氧化钛坯料,将纳米二氧化钛坯料于温度为70℃的条件下干燥2h,得纳米二氧化钛;
(3)将步骤(1)所得微凝胶与质量分数为80%的二甲基乙酰胺溶液按质量比1:20混合于搅拌机中,并向搅拌机中加入微凝胶质量3倍的聚偏氟乙烯,微凝胶质量0.3倍的步骤(2)所得纳米二氧化钛和微凝胶质量0.4倍的聚乙烯吡咯烷酮,搅拌混合后,得成膜液;
(4)将步骤(3)所得成膜液用厚度为200μm的刮刀刮涂于玻璃板上,并浸入凝胶浴中,于温度为20℃的条件下静置2min后,取出玻璃板,揭膜,得水处理纳米材料复合膜坯料,将水处理纳米材料复合膜坯料用去离子水洗涤8次后,并于温度为60℃的条件下干燥3h,得水处理纳米材料复合膜;
(5)对步骤(4)所得水处理纳米材料复合膜进行指标分析。
作为优化,步骤(1)所述改性碳纳米管为将碳纳米管与混合酸液按质量比1:40混合,搅拌反应后,过滤,干燥,得酸化碳纳米管,将二环己基碳二亚胺与4-二甲氨基吡啶按质量比11:1混合,并加入二环己基碳二亚胺质量80倍的N.N-二甲基甲酰胺和二环己基碳二亚胺质量0.2倍的酸化碳纳米管,搅拌分散,得碳纳米管分散液,将碳纳米管分散液与聚丙烯酸按质量比60:1混合,于氮气氛围下搅拌反应后,过滤,干燥,得预改性碳纳米管,将预改性碳纳米管与N.N-二甲基甲酰胺按质量比1:50混合,并加入预改性碳纳米管质量10倍的二乙烯三胺,搅拌反应后,过滤,干燥,得改性碳纳米管。
作为优化,步骤(4)所述凝胶浴为去离子水。
实施例4
一种水处理纳米材料复合膜,按重量份数计,主要包括:65份聚偏氟乙烯,8份聚乙烯吡咯烷酮,8份纳米二氧化钛和12份改性碳纳米管。
一种水处理纳米材料复合膜的制备方法,所述水处理纳米材料复合膜的制备方法主要包括以下制备步骤:
(1)将改性碳纳米管与三氯甲烷按质量比1:20混合,并向微凝胶与三氯甲烷的混合物中加入改性碳纳米管质量3倍的钛酸四丁酯,搅拌混合后,得改性碳纳米管混合液,将改性碳纳米管混合液与质量分数为10%的硝酸按质量比8:1混合,于温度为40℃,转速为300r/min的条件下搅拌水解2h后,过滤,得添加剂坯料,将添加剂坯料于温度为70℃的条件下干燥2h,得添加剂;
(2)将步骤(1)所得添加剂与质量分数为80%的二甲基乙酰胺溶液按质量比1:20混合于搅拌机中,并向搅拌机中加入添加剂质量3倍的聚偏氟乙烯和添加剂质量0.4倍的聚乙烯吡咯烷酮,搅拌混合后,得成膜液;
(3)将步骤(2)所得成膜液用厚度为200μm的刮刀刮涂于玻璃板上,并浸入凝胶浴中,于温度为20℃的条件下静置2min后,取出玻璃板,揭膜,得水处理纳米材料复合膜坯料,将水处理纳米材料复合膜坯料用去离子水洗涤8次后,并于温度为60℃的条件下干燥3h,得水处理纳米材料复合膜;
(4)对步骤(3)所得水处理纳米材料复合膜进行指标分析。
作为优化,步骤(4)所述凝胶浴为去离子水。
对比例
一种水处理纳米材料复合膜,按重量份数计,主要包括:65份聚偏氟乙烯,8份聚乙烯吡咯烷酮,8份纳米二氧化钛。
一种水处理纳米材料复合膜的制备方法,所述水处理纳米材料复合膜的制备方法主要包括以下制备步骤:
(1)将钛酸四丁酯与三氯甲烷按质量比3:20混合,搅拌混合后,得钛酸四丁酯混合液,将钛酸四丁酯混合液与质量分数为10%的硝酸按质量比8:1混合,于温度为40℃,转速为300r/min的条件下搅拌水解2h后,过滤,得纳米二氧化钛坯料,将纳米二氧化钛坯料于温度为70℃的条件下干燥2h,得纳米二氧化钛;
(2)将步骤(1)所得纳米二氧化钛与质量分数为80%的二甲基乙酰胺溶液按质量比1:50混合于搅拌机中,并向搅拌机中加入纳米二氧化钛质量8倍的聚偏氟乙烯和纳米二氧化钛质量2倍的聚乙烯吡咯烷酮,搅拌混合后,得成膜液;
(3)将步骤(2)所得成膜液用厚度为200μm的刮刀刮涂于玻璃板上,并浸入凝胶浴中,于温度为20℃的条件下静置2min后,取出玻璃板,揭膜,得水处理纳米材料复合膜坯料,将水处理纳米材料复合膜坯料用去离子水洗涤8次后,并于温度为60℃的条件下干燥3h,得水处理纳米材料复合膜;
(4)对步骤(3)所得水处理纳米材料复合膜进行指标分析。
作为优化,步骤(1)所述凝胶浴为去离子水。
效果例
下表1给出了采用本发明实施例1至4与对比例的水处理纳米材料复合膜分析结果。
表1
Figure 593731DEST_PATH_IMAGE002
从表1中实施例1与对比例的实验数据比较可发现,在制备水处理纳米材料复合膜时加入微凝胶可有效提高产品对污染水的处理效果,从实施例1于实施例2的实验数据比较可发现,当在制备微凝胶时不加入改性碳纳米管,微凝胶中对金属离子具有吸附性能的席夫碱结构减少,从而降低产品对金属离子的吸附作用,从实施例1于实施例3的实验数据比较可发现,当微凝胶不与纳米二氧化钛混合,直接加入产品中时,纳米二氧化钛分散性不佳,从而导致产品对有机物的降解性能下降,从实施例1于实施例4的实验数据比较可发现,当在制备水处理纳米材料复合膜时不加入微凝胶,纳米二氧化钛分散性不佳,从而导致产品对金属离子和有机物的处理效果不佳。
对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

Claims (8)

1.一种水处理纳米材料复合膜,其特征在于,主要包括以下重量份数的原料组分:40~70份聚偏氟乙烯,4~10份聚乙烯吡咯烷酮和5~12份纳米二氧化钛。
2.根据权利要求1所述的一种水处理纳米材料复合膜,其特征在于,所述水处理纳米材料复合膜还包括以下重量份数的原料组分:10~20份微凝胶。
3.根据权利要求2所述的一种水处理纳米材料复合膜,其特征在于,所述微凝胶由聚烯丙胺盐酸盐、改性碳纳米管和氧化葡聚糖制得;所述氧化葡聚糖由葡聚糖经高碘酸钾处理后制得;所述改性碳纳米管是由碳纳米管经聚丙烯酸和二乙烯三胺改性后制得。
4.根据权利要求3所述的一种水处理纳米材料复合膜,其特征在于,所述水处理纳米材料复合膜主要包括以下重量份数的原料组分:65份聚偏氟乙烯,8份聚乙烯吡咯烷酮,8份纳米二氧化钛和12份微凝胶。
5.一种水处理纳米材料复合膜的制备方法,其特征在于,主要包括以下制备步骤:
(1)将葡聚糖与高碘酸钾反应,提纯,制得氧化葡聚糖,将氧化葡聚糖与聚烯丙胺盐酸盐和改性碳纳米管反应后,制得微凝胶;
(2)将步骤(1)所得微凝胶与钛酸四丁酯混合,并加入三氯甲烷和稀硝酸,搅拌反应后,过滤,干燥,得改性微凝胶;
(3)将步骤(2)所得改性微凝胶与二甲基乙酰胺溶液混合,并加入聚偏氟乙烯和聚乙烯吡咯烷酮,搅拌混合后,得成膜液;
(4)将步骤(3)所得成膜液用刮刀刮涂于玻璃板上,并浸入凝胶浴中,静置后,取出玻璃板,揭膜,洗涤,干燥,得水处理纳米材料复合膜;
(5)对步骤(4)所得水处理纳米材料复合膜进行指标分析。
6.根据权利要求5所述的一种水处理纳米材料复合膜的制备方法,其特征在于,主要包括以下制备步骤:
(1)将葡聚糖与水按质量比1:25混合,并加入葡聚糖质量0.9倍的高碘酸钾,于氮气氛围下,搅拌反应后,得氧化葡聚糖混合液,将氧化葡聚糖混合液与质量分数为15%的氯化钡溶液按质量比1:1.5混合,搅拌反应后,过滤,去除沉淀,得预处理氧化葡聚糖混合液,将预处理氧化葡聚糖混合液与质量分数为15%的硫酸钠溶液按质量比1:1.6混合,搅拌反应后,过滤,得氧化葡聚糖分散液,将聚烯丙胺盐酸盐与水按质量比1:180混合,并加入聚烯丙胺盐酸盐质量1~2倍的改性碳纳米管,搅拌分散后,调节pH至9.8,得混合分散液,将混合分散液与氧化葡聚糖分散液按体积比1:1混合,并控制氧化葡聚糖分散液的加入速率为5~8mL/min于氮气氛围下搅拌反应后,抽滤,干燥,得微凝胶;
(2)将步骤(1)所得微凝胶与三氯甲烷按质量比1:20混合,并加入微凝胶质量2~4倍的钛酸四丁酯,搅拌混合后,得微凝胶混合液,将微凝胶混合液与质量分数为10%的硝酸混合,搅拌水解后,过滤,干燥,得改性微凝胶;
(3)将步骤(2)所得改性微凝胶与质量分数为80%的二甲基乙酰胺溶液按质量比1:20混合,并加入改性微凝胶质量3~4倍的聚偏氟乙烯和改性微凝胶质量0.3~0.4倍的聚乙烯吡咯烷酮,搅拌混合后,得成膜液;
(4)将步骤(3)所得成膜液用厚度为200μm的刮刀刮涂于玻璃板上,并浸入凝胶浴中,于温度为20℃的条件下静置2min后,取出玻璃板,揭膜,洗涤,干燥,得水处理纳米材料复合膜;
(5)对步骤(4)所得水处理纳米材料复合膜进行指标分析。
7.根据权利要求6所述的一种水处理纳米材料复合膜的制备方法,其特征在于,步骤(1)所述改性碳纳米管为将碳纳米管与混合酸液按质量比1:40混合,搅拌反应后,过滤,干燥,得酸化碳纳米管,将二环己基碳二亚胺与4-二甲氨基吡啶按质量比11:1混合,并加入二环己基碳二亚胺质量60~80倍的N.N-二甲基甲酰胺和二环己基碳二亚胺质量0.2倍的酸化碳纳米管,搅拌分散,得碳纳米管分散液,将碳纳米管分散液与聚丙烯酸按质量比60:1混合,于氮气氛围下搅拌反应后,过滤,干燥,得预改性碳纳米管,将预改性碳纳米管与N.N-二甲基甲酰胺按质量比1:50混合,并加入预改性碳纳米管质量10倍的二乙烯三胺,搅拌反应后,过滤,干燥,得改性碳纳米管。
8.根据权利要求6所述的一种水处理纳米材料复合膜的制备方法,其特征在于,步骤(4)所述凝胶浴为去离子水。
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