CN112569812A - 具有光催化性能的聚间苯二甲酰间苯二胺混合基质膜及其制备与应用 - Google Patents
具有光催化性能的聚间苯二甲酰间苯二胺混合基质膜及其制备与应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112569812A CN112569812A CN202011315923.8A CN202011315923A CN112569812A CN 112569812 A CN112569812 A CN 112569812A CN 202011315923 A CN202011315923 A CN 202011315923A CN 112569812 A CN112569812 A CN 112569812A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- membrane
- mixed matrix
- metaphenylene diamine
- matrix membrane
- polyisophthaloyl metaphenylene
- 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
Links
- 229920000889 poly(m-phenylene isophthalamide) Polymers 0.000 title claims abstract description 41
- 239000004941 mixed matrix membrane Substances 0.000 title claims abstract description 32
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 title claims abstract description 24
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- -1 polyisophthaloyl Polymers 0.000 claims abstract description 39
- WZCQRUWWHSTZEM-UHFFFAOYSA-N 1,3-phenylenediamine Chemical compound NC1=CC=CC(N)=C1 WZCQRUWWHSTZEM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 37
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims abstract description 25
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 23
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 claims abstract description 20
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 claims abstract description 17
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 34
- KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M lithium chloride Chemical group [Li+].[Cl-] KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 28
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 26
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 26
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 12
- FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylacetamide Chemical compound CN(C)C(C)=O FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000006184 cosolvent Substances 0.000 claims description 6
- 238000011109 contamination Methods 0.000 claims description 2
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 2
- 229940018564 m-phenylenediamine Drugs 0.000 claims 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 abstract description 105
- 239000002131 composite material Substances 0.000 abstract description 5
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 18
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 18
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 description 18
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 description 16
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 12
- 239000005591 Pendimethalin Substances 0.000 description 10
- CHIFOSRWCNZCFN-UHFFFAOYSA-N pendimethalin Chemical compound CCC(CC)NC1=C([N+]([O-])=O)C=C(C)C(C)=C1[N+]([O-])=O CHIFOSRWCNZCFN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 9
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 9
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 8
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- BERDEBHAJNAUOM-UHFFFAOYSA-N copper(I) oxide Inorganic materials [Cu]O[Cu] BERDEBHAJNAUOM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 238000007790 scraping Methods 0.000 description 6
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 6
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 6
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 5
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 5
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 description 5
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 description 4
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 3
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 3
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- KRFJLUBVMFXRPN-UHFFFAOYSA-N cuprous oxide Chemical compound [O-2].[Cu+].[Cu+] KRFJLUBVMFXRPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 description 2
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 description 2
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 238000002715 modification method Methods 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 2
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 2
- BTJIUGUIPKRLHP-UHFFFAOYSA-N 4-nitrophenol Chemical compound OC1=CC=C([N+]([O-])=O)C=C1 BTJIUGUIPKRLHP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018292 Cu2In Inorganic materials 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical group [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 230000003373 anti-fouling effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000010531 catalytic reduction reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000021615 conjugation Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 1
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 230000004298 light response Effects 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 231100000572 poisoning Toxicity 0.000 description 1
- 230000000607 poisoning effect Effects 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 1
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000003911 water pollution Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- B01D71/56—Polyamides, e.g. polyester-amides
-
- 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
- B01D65/00—Accessories or auxiliary operations, in general, for separation processes or apparatus using semi-permeable membranes
- B01D65/02—Membrane cleaning or sterilisation ; Membrane regeneration
-
- 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
- B01D71/024—Oxides
-
- 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
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2321/00—Details relating to membrane cleaning, regeneration, sterilization or to the prevention of fouling
- B01D2321/34—Details relating to membrane cleaning, regeneration, sterilization or to the prevention of fouling by radiation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2325/00—Details relating to properties of membranes
- B01D2325/10—Catalysts being present on the surface of the membrane or in the pores
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2325/00—Details relating to properties of membranes
- B01D2325/36—Hydrophilic membranes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/30—Organic compounds
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
本发明涉及一种具有光催化性能的聚间苯二甲酰间苯二胺混合基质膜及其制备与应用，该制备方法具体包括以下步骤：(1)将SnO2‑Cu2O纳米复合材料与聚间苯二甲酰间苯二胺混合，并配制得到铸膜液；(2)将铸膜液刮涂于基板上，再置于凝胶浴中分相，即得到目的产物聚间苯二甲酰间苯二胺混合基质膜。与现有技术相比，本发明不仅使得复合膜机械强度提高，同时亲水性也得到大幅增强，并具有更好的抗污染能力和截留性能。
Description
技术领域
本发明属于膜分离技术领域，涉及一种具有光催化性能的聚间苯二甲酰间苯二胺混合基质膜及其制备与应用。
背景技术
膜分离技术是水污染控制工程领域的优选技术之一，由于其成本低、出水水质好、集约化程度高、设备简单、操作方便，被广泛应用于饮用水净化和污废水处理及再利用中。然而膜污染现象，尤其是有机物污染，往往造成膜通量的衰减、运行成本的增加和膜使用寿命的缩短，从而成为膜分离技术在饮用水及污、废水处理中广泛应用的主要障碍。
聚间苯二甲酰间苯二胺(PMIA)具有氢键网络结构，使其具有优异的力学性能和良好的热稳定性(Tg＝558K)。膜材料的耐压性和耐热性是膜分离工艺长期运行所必需的，这些优异的性能使PMIA成为膜制备领域的关键材料之一。
光催化技术是近年来水处理领域中较为新兴、高效、环保的技术手段，该技术利用可再生的光能产生活性基团来实现对水中有机污染物的降解。因此，将光催化技术与膜改性技术相结合，形成复合光催化分离改性膜，能有效提高膜的自清洁能力、亲水性能和截留特性。光催化与膜分离耦合的技术正逐步应用于膜分离研究中，中国专利CN103881122B公布了一种高可见光催化活性的聚氯乙烯/纳米二氧化锡复合膜的制备方法，该膜原料来源广泛，制备方法简单，所得复合膜在可见光下具有优异的光催化活性及稳定性，且极易从降解液中分离回收，适宜于工业化应用。但是该方法制备得到的膜对有机污染物二甲戊灵的抗污染性不足，截留效率低。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种具有光催化性能的聚间苯二甲酰间苯二胺混合基质膜及其制备与应用，用于解决聚间苯二甲酰间苯二胺膜的膜污染问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一方面，本发明提出了一种具有光催化性能的聚间苯二甲酰间苯二胺混合基质膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)将SnO2-Cu2O纳米复合材料与聚间苯二甲酰间苯二胺混合，并配制得到铸膜液；
(2)将铸膜液刮涂于基板上，再置于凝胶浴中分相，即得到目的产物聚间苯二甲酰间苯二胺混合基质膜。
进一步的，步骤(1)中，配制铸膜液的过程具体为：
将SnO2-Cu2O纳米复合材料、助溶剂及聚间苯二甲酰间苯二胺加入至N,N-二甲基乙酰胺中并搅拌均匀，静置脱泡，即得到铸膜液。
更进一步的，SnO2-Cu2O纳米复合材料、助溶剂及聚间苯二甲酰间苯二胺的质量比为(0.1-1.6):4:(14-20)。
更进一步的，所述的助溶剂为LiCl。
更进一步的，搅拌的温度为50-100℃，搅拌时间为8-18h；
更进一步的，静置脱泡的时间为5-12h。
进一步的，步骤(2)中，铸膜液在基板上的刮涂厚度为100-260μm。
进一步的，步骤(2)中，凝胶浴在乙醇与水的混合溶液中进行，且乙醇与水的体积比为(0.5-1.5):(0.8-1.3)。
进一步的，步骤(2)中，凝胶浴的温度为15-25℃。
另一方面，本发明还提出了一种具有光催化性能的聚间苯二甲酰间苯二胺混合基质膜，其采用如上述的制备方法制备得到。
再另一方面，本发明还提出了一种具有光催化性能的聚间苯二甲酰间苯二胺混合基质膜在抗有机污染中的应用。具体的，其为用于提高催化膜反应器装置的抗有机污染物性能。
本发明的SnO2-Cu2O光催化剂改性的PMIA超滤膜可用于催化膜反应器装置，在可见光灯的照射下实现降解膜表面有机污染物，从而抑制膜污染现象。利用本发明的SnO2-Cu2O光催化剂改性的PMIA超滤膜在可见光照射下实现抗污染的方法如下：
构建催化膜反应器装置，将污染后的SnO2-Cu2O光催化剂改性的PMIA超滤膜固定于膜组件上，并将LED可见光灯固定于膜表面，光催化30min后将SnO2-Cu2O光催化剂改性的PMIA超滤膜继续用于水通量实验，在LED可见光灯照射下实现抗有机物污染，增强通量恢复。所述的有机污染物包括二甲戊灵。
本发明的SnO2-Cu2O光催化剂改性的PMIA超滤膜在可见光照射下能激活膜表面的SnO2-Cu2O光催化剂产生具有氧化性的活性氧自由基，而活性氧自由基能与有机污染物发生降解反应，将污染物矿化为CO2和H2O。
本发明的聚间苯二甲酰间苯二胺混合基质膜在对二甲戊灵溶液处理时，膜表现出优异的抗污染性，并且截留率显著提高。这是因为在分相过程中，无机纳米材料嵌入杂化膜表面的凹面导致膜表面更加光滑，光滑的膜表面不易堆积污染物。另一方面，随着亲水性的增强，膜表面的“水合层”有效地防止污垢接近，使得膜孔中的污垢累积更困难，表现出更高的抗污染性能。同时，由于改性膜具有海绵孔的复杂结构以及小于二甲戊灵分子的孔径也可以有效拦截二甲戊灵分子，表现出较高的截留率。
本发明的制备方法为将已经制备完成的SnO2-Cu2O以添加剂的形式加入聚间苯二甲酰间苯二胺铸膜液，通过引入无机纳米粒子共混法和NIPS法改性PMIA膜不仅使得复合膜机械强度提高，同时亲水性也会大幅提高，具有更好的抗污染能力和截留性能，共混是最简单，也是最常用的膜改性方法。相对于其它方法，共混改性具有以下优点：改性与成膜同步进行，工艺简单，不需要繁琐的后处理步骤；添加剂能同时覆盖膜表面和膜孔内壁且不会引起膜结构的破坏。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1)本发明提供的SnO2-Cu2O光催化剂改性的PMIA超滤膜与传统PMIA超滤膜相比亲水性更高，具有显著的光催化性能；SnO2-Cu2O光催化剂中，Cu2O与SnO2的结合可形成异质结结构，在提高二者光响应性能的同时避免了SnO2的光腐蚀现象，而Cu2O的添加提高了其电子传输速率，有效促进了SnO2-Cu2O的可见光响应能力，在可见光照射下具有良好的抗污染效果，可有效减轻膜污染现象并减缓膜通量的下降速率；
2)本发明提供的SnO2-Cu2O光催化剂改性的PMIA超滤膜与紫外光光催化剂(如TiO2)改性的PMIA膜相比显著降低了能耗和成本；
3)本发明制备SnO2-Cu2O光催化剂改性的PMIA超滤膜的方法操作简单易行，所用设备均为本领域常规仪器，工艺周期短，对工艺环境的要求较低，成本低廉，可广泛应用于光催化剂改性PMIA膜的制备；
4)本发明制备SnO2-Cu2O光催化剂改性的PMIA超滤膜的方法为共混改性法，改性膜中的光催化剂SnO2-Cu2O不易在使用过程中随水流溶出，避免了对水体造成毒化及潜在的二次污染，保证膜结构的持久性和稳定性。
附图说明
图1为实施例1中制备得到的聚间苯二甲酰间苯二胺膜的断面扫描电镜图；
图2为实施例1-5中制备的SnO2-Cu2O光催化剂改性的PMIA膜(M1-M5)与PMIA原膜M0在可见光光照时降解二甲戊灵溶液的水通量随时间变化的曲线；
图3为实施例1-5中制备的SnO2-Cu2O光催化剂改性的PMIA膜(M1-M5)与PMIA原膜M0的水通量、截留率对比图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
以下各实施例中，SnO2-Cu2O纳米复合材料由文献Z.Wang,Y.Du,Photocatalyticdegradation of pendimethalin over Cu2O/SnO2/graphene and SnO2/graphenenanocomposite photocatalysts under visible light irradiation,MaterialsChemistry and Physics 140(2013)373-381中的方法制备而得。
如无特别说明的原料或处理技术，则表明其均为本领域的常规市售原料产品或常规技术。
实施例1：
本实施例用于制备聚间苯二甲酰间苯二胺混合基质膜，具体的制备方法如下：
1)将SnO2-Cu2O纳米复合材料、LiCl、PMIA以质量比0.3:4:18(即分别对应添加0.3g，4g和18g)溶解于82g DMAc中，并在60℃下搅拌10h至充分溶解，再静置脱泡6h，得到铸膜液；
2)将铸膜液刮涂于玻璃板上，刮膜厚度为250μm；
3)将带有膜液的玻璃板浸入15℃乙醇和去离子水以体积比1.0:1.2组成的混合物中进行分相；
4)将分相后的膜转移至去离子水中浸泡以除去多余溶剂，再放入干净的去离子水中保存，获得聚间苯二甲酰间苯二胺混合基质膜，记为M1超滤膜。
对获得的M1超滤膜进行断面扫面电镜表征，结果如图1所示。从图中可以看出，膜截面表面致密，但是具有较大的膜孔。
实施例2：
本实施例用于制备聚间苯二甲酰间苯二胺混合基质膜，具体的制备方法如下：
1)将SnO2-Cu2O纳米复合材料、LiCl、PMIA以质量比0.8:4:15溶解于82g DMAc中，并在70℃下搅拌10h至充分溶解，再静置脱泡10h，得到铸膜液；
2)将铸膜液刮涂于玻璃板上，刮膜厚度为150μm；
3)将带有膜液的玻璃板浸入20℃乙醇和去离子水以体积比0.8:1.0组成的混合物中进行分相；
4)将分相后的膜转移至去离子水中浸泡以除去多余溶剂，再放入干净的去离子水中保存，获得聚间苯二甲酰间苯二胺混合基质膜，记为M2超滤膜。
实施例3：
本实施例用于制备聚间苯二甲酰间苯二胺混合基质膜，具体的制备方法如下：
1)将SnO2-Cu2O纳米复合材料、LiCl、PMIA以质量比1.5:4:17溶解于82g DMAc中，并在80℃下搅拌10h至充分溶解，再静置脱泡8h，得到铸膜液；
2)将铸膜液刮涂于玻璃板上，刮膜厚度为130μm；
3)将带有膜液的玻璃板浸入25℃乙醇和去离子水以体积比1.2:1.0组成的混合物中进行分相；
4)将分相后的膜转移至去离子水中浸泡以除去多余溶剂，再放入干净的去离子水中保存，获得聚间苯二甲酰间苯二胺混合基质膜，记为M3超滤膜。
实施例4：
本实施例用于制备聚间苯二甲酰间苯二胺混合基质膜，具体的制备方法如下：
1)将SnO2-Cu2O纳米复合材料、LiCl、PMIA以质量比0.1:4:14溶解于82g DMAc中，并在50℃下搅拌8h至充分溶解，再静置脱泡5h，得到铸膜液；
2)将铸膜液刮涂于玻璃板上，刮膜厚度为100μm；
3)将带有膜液的玻璃板浸入15℃乙醇和去离子水以体积比0.5:0.8组成的混合物中进行分相；
4)将分相后的膜转移至去离子水中浸泡以除去多余溶剂，再放入干净的去离子水中保存，获得聚间苯二甲酰间苯二胺混合基质膜，记为M4超滤膜。
实施例5：
本实施例用于制备聚间苯二甲酰间苯二胺混合基质膜，具体的制备方法如下：
1)将SnO2-Cu2O纳米复合材料、LiCl、PMIA以质量比1.6:4:20溶解于82g DMAc中，并在100℃下搅拌18h至充分溶解，再静置脱泡12h，得到铸膜液；
2)将铸膜液刮涂于玻璃板上，刮膜厚度为260μm；
3)将带有膜液的玻璃板浸入25℃乙醇和去离子水以体积比1.5:1.3组成的混合物中进行分相；
4)将分相后的膜转移至去离子水中浸泡以除去多余溶剂，再放入干净的去离子水中保存，获得聚间苯二甲酰间苯二胺混合基质膜，记为M5超滤膜。
对比例1：
本实施例采用NIPS法制备不含SnO2-Cu2O纳米复合材料的聚间苯二甲酰间苯二胺平板膜，具体的制备方法如下：
1)将LiCl、PMIA以质量比4:18溶解于82g DMAc中，并在60℃下搅拌10h至充分溶解，再静置脱泡6h，得到铸膜液；
2)将铸膜液刮涂于玻璃板上，刮膜厚度为250μm；
3)将带有膜液的玻璃板浸入15℃乙醇和去离子水以体积比1.0:1.2组成的混合物中进行分相；
4)将分相后的膜转移至去离子水中浸泡以除去多余溶剂，再放入干净的去离子水中保存，获得未改性聚间苯二甲酰间苯二胺平板膜，记为M0超滤膜。
实施例6：
本实施例用于对实施例1-5及对比例中的的超滤膜进行水通量及二甲戊灵截留率测试，其中水通量及二甲戊灵截留率测试方法参照文献：Y.Wang,Gui-E Chen,Hai-LingWu,Fabrication of GO-Ag/PMIA/F127 modified membrane IPA coagulation bath forcatalytic reduction of 4-nitrophenol,Sep.Purif.Technol.235(2020)116143。测试结果分别如图2及图3所示，从图中可以看出，与原始PMIA膜相比，每种添加纳米粒子的膜都表现出优越的渗透性和更好的分离性能。渗透性增加可能是由于以下两个主要因素的影响：1)添加纳米粒子将赋予膜亲水性，从而使水通过膜的速率增加。2)与原始膜相比，改性膜的孔径和孔隙度扩大，这无疑有利于渗透性。分离性能的提高可以通过以下三个原因来阐述：1)膜的孔径小于污染物的尺寸。2)延迟分相形成的海绵孔的复杂结构可以有效地拦截二甲戊灵分子。3)使用界面水化层增强亲水性的理论，减少污染物与膜表面之间的接触，从而阻止污染物穿透改性膜。同时，相较于用水简单清洗受污染的膜，将膜暴露于可见光下后能有效催化分解附着于膜孔上的二甲戊灵，从而带来更高的通量恢复率。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种具有光催化性能的聚间苯二甲酰间苯二胺混合基质膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将SnO2-Cu2O纳米复合材料与聚间苯二甲酰间苯二胺混合，并配制得到铸膜液；
(2)将铸膜液刮涂于基板上，再置于凝胶浴中分相，即得到目的产物聚间苯二甲酰间苯二胺混合基质膜。
2.根据权利要求1所述的一种具有光催化性能的聚间苯二甲酰间苯二胺混合基质膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，配制铸膜液的过程具体为：
将SnO2-Cu2O纳米复合材料、助溶剂及聚间苯二甲酰间苯二胺加入至N,N-二甲基乙酰胺中并搅拌均匀，静置脱泡，即得到铸膜液。
3.根据权利要求2所述的一种具有光催化性能的聚间苯二甲酰间苯二胺混合基质膜的制备方法，其特征在于，SnO2-Cu2O纳米复合材料、助溶剂及聚间苯二甲酰间苯二胺的质量比为(0.1-1.6):4:(14-20)。
4.根据权利要求2所述的一种具有光催化性能的聚间苯二甲酰间苯二胺混合基质膜的制备方法，其特征在于，所述的助溶剂为LiCl。
5.根据权利要求2所述的一种具有光催化性能的聚间苯二甲酰间苯二胺混合基质膜的制备方法，其特征在于，搅拌的温度为50-100℃，搅拌时间为8-18h；
静置脱泡的时间为5-12h。
6.根据权利要求1所述的一种具有光催化性能的聚间苯二甲酰间苯二胺混合基质膜的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，铸膜液在基板上的刮涂厚度为100-260μm。
7.根据权利要求1所述的一种具有光催化性能的聚间苯二甲酰间苯二胺混合基质膜的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，凝胶浴在乙醇与水的混合溶液中进行，且乙醇与水的体积比为(0.5-1.5):(0.8-1.3)。
8.根据权利要求1所述的一种具有光催化性能的聚间苯二甲酰间苯二胺混合基质膜的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，凝胶浴的温度为15-25℃。
9.一种具有光催化性能的聚间苯二甲酰间苯二胺混合基质膜，其采用如权利要求1-8任一所述的制备方法制备得到。
10.如权利要求9所述的一种具有光催化性能的聚间苯二甲酰间苯二胺混合基质膜在抗有机污染中的应用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011315923.8A CN112569812A (zh) | 2020-11-22 | 2020-11-22 | 具有光催化性能的聚间苯二甲酰间苯二胺混合基质膜及其制备与应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011315923.8A CN112569812A (zh) | 2020-11-22 | 2020-11-22 | 具有光催化性能的聚间苯二甲酰间苯二胺混合基质膜及其制备与应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112569812A true CN112569812A (zh) | 2021-03-30 |
Family
ID=75124218
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202011315923.8A Pending CN112569812A (zh) | 2020-11-22 | 2020-11-22 | 具有光催化性能的聚间苯二甲酰间苯二胺混合基质膜及其制备与应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112569812A (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110183203A1 (en) * | 2010-01-27 | 2011-07-28 | Molecular Nanosystems, Inc. | Polymer supported electrodes |
| CN106943897A (zh) * | 2017-02-22 | 2017-07-14 | 济南大学 | 基于掺杂纳米Cu2O的可见光催化平板式超滤膜及制备方法 |
| CN108939952A (zh) * | 2018-09-28 | 2018-12-07 | 蔡菁菁 | 一种油水分离用pmia超疏水纳米纤维膜及制备方法 |
| CN109833856A (zh) * | 2019-03-18 | 2019-06-04 | 杭州同净环境科技有限公司 | 光催化纤维材料及其制备方法 |
| CN111921386A (zh) * | 2020-09-08 | 2020-11-13 | 北京理工大学 | 一种聚间苯二甲酰间苯二胺超滤膜的制备方法 |
-
2020
- 2020-11-22 CN CN202011315923.8A patent/CN112569812A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110183203A1 (en) * | 2010-01-27 | 2011-07-28 | Molecular Nanosystems, Inc. | Polymer supported electrodes |
| CN106943897A (zh) * | 2017-02-22 | 2017-07-14 | 济南大学 | 基于掺杂纳米Cu2O的可见光催化平板式超滤膜及制备方法 |
| CN108939952A (zh) * | 2018-09-28 | 2018-12-07 | 蔡菁菁 | 一种油水分离用pmia超疏水纳米纤维膜及制备方法 |
| CN109833856A (zh) * | 2019-03-18 | 2019-06-04 | 杭州同净环境科技有限公司 | 光催化纤维材料及其制备方法 |
| CN111921386A (zh) * | 2020-09-08 | 2020-11-13 | 北京理工大学 | 一种聚间苯二甲酰间苯二胺超滤膜的制备方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 徐铜文编著: "《膜化学与技术教程》", 31 December 2003, 合肥：中国科学技术大学出版社 * |
| 杨座国编著, 上海：华东理工大学出版社 * |
| 顾明: "二氧化锡基催化剂的构筑及其动力学过程", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技Ⅰ辑》 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108159888B (zh) | 一种具有光催化性能的超亲水超滤膜的制备方法 | |
| CN110787645B (zh) | 一种可见光光催化剂改性的pvdf超滤膜及其制备方法与应用 | |
| CN107337266B (zh) | 一种具有催化臭氧氧化功能的中空纤维复合膜的制备方法 | |
| CN108905646B (zh) | 石墨烯pvdf复合导电超滤膜及制备和污染物去除方法 | |
| CN111760461B (zh) | 一种聚偏氟乙烯混合基质膜的制备方法 | |
| CN110182906B (zh) | 一种导电有机膜耦合过滤系统降解有机废水的处理工艺 | |
| CN112121642A (zh) | 一种具有光催化自清洁性能的聚间苯二甲酰间苯二胺水处理膜及其制备方法与应用 | |
| Xie et al. | Hydrophilic modification and anti-fouling properties of PVDF membrane via in situ nano-particle blending | |
| CN113058443A (zh) | 一种中空纤维无机膜的制备方法 | |
| CN111186881B (zh) | 一种壳聚糖改性的纳米TiO2光催化超滤膜的制备方法 | |
| CN112121648A (zh) | 一种具有光催化自清洁性能的聚偏氟乙烯混合基质膜及其制备方法与应用 | |
| CN101961605B (zh) | 二乙烯三胺五乙酸二酐改性聚偏氟乙烯分离膜和树脂的制备工艺 | |
| CN112999874A (zh) | 共混制备光催化性能pmia混合基质膜的方法与应用 | |
| CN112569807A (zh) | 光催化性能聚偏氟乙烯混合基质膜及其制备和应用 | |
| CN112569812A (zh) | 具有光催化性能的聚间苯二甲酰间苯二胺混合基质膜及其制备与应用 | |
| CN112225382A (zh) | 一种废水中药品和个人护理品的去除方法 | |
| CN110975626B (zh) | 一种光-芬顿催化自清洁性超亲水性pvdf超滤膜的制备方法 | |
| CN110813099B (zh) | 一种CdS/MIL-101(Cr)光催化剂改性的PVDF超滤膜及其制备方法与应用 | |
| 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 | |
| CN100430117C (zh) | 聚丙烯酸-聚偏氟乙烯共混分离膜和共混树脂的制备工艺 | |
| CN113769787B (zh) | 一种基于塑料光纤的光催化材料及其制备方法与应用 | |
| CN112569809A (zh) | 具有光催化性能的pmia改性超滤膜及其制备与应用 | |
| CN115350589A (zh) | 一种聚合纳滤膜及其制备与应用 | |
| CN101961606B (zh) | 乙二胺四乙酸二酐改性聚偏氟乙烯分离膜和树脂的制备工艺 | |
| CN112044288A (zh) | 基于F-TiO2/Fe-g-C3N4的自清洁PVDF中空纤维超滤膜及制备方法 |
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 |
Application publication date: 20210330 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |