CN113893701B - 一种导电聚醚砜分离膜的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种导电聚醚砜分离膜的制备方法,包括以下步骤:步骤一,导电纳米粒子的包埋处理;步骤二,导电聚醚砜分离膜的制备。本发明的有益效果如下:通过对导电纳米粒子进行包埋处理不但增强了相容性,提高了其在分离膜中的均匀分散,而且通过引入不同的盐离子丰富了分离膜中导电粒子的种类和数量,利用少量的导电纳米粒子有效构筑了分离膜中的完整电渗透路径,制备了导电性能优异的导电聚合物分离膜。
Description
技术领域
本发明涉及导电分离膜制备技术领域,尤其是涉及一种导电聚醚砜分离膜的制备方法。
背景技术
导电聚合物分离膜集成了膜分离技术和电化学技术的优点,在污水处理方面具有显著的优势和潜力。近年来,导电聚合物分离膜的制备和结构、性能研究受到了人们越来越多的关注。导电聚合物难溶于常规制膜溶剂,很难通过涂覆法获得导电分离膜。即使采用其它方法(如气相分离)制备成膜,膜的渗透通量和导电率也较低。因此,单独采用导电聚合物来制备导电分离膜不是理想的方法和选择。将导电粒子共混到传统的制膜材料中是生产具有高效和持久的导电性聚合物分离膜的有效方法。然而,强的范德华作用使导电粒子在有机溶剂中分散时具有很强的团聚倾向,这限制了它们在制备导电膜方面的应用,研究人员对此开展了大量研究,对导电纳米粒子的表面进行功能化改性,并采用超声辅助分散技术来改善它们在基体材料中的分散分布。令人遗憾的是,目前所获得的研究结果与预期结果相去甚远,主要原因可能是未能在复合材料中构筑高效、完整的电渗透路径。
高导电材料的成功制备主要取决于界面电阻的降低与完整的电渗透路径的构筑。体系中相容性的增强与导电纳米粒子在基体中的均匀分散可在一定程度上降低界面电阻。导电粒子添加量的增加可以增大接触面积,有利于形成一定量的电渗透路径,提高膜的导电性能。但是,高填料负载会增加成本,劣化材料的力学性能。基于上述分析,通过增强相容性来降低界面电阻,从而利用少量的导电纳米粒子来有效构筑分离膜中的完整电渗透路径,实现高导电聚合物复合分离膜仍然是一个挑战。
发明内容
本发明提出了一种导电聚醚砜分离膜的制备方法,其通过对导电粒子进行包埋处理,一方面增强其与膜基体材料的相容性、促进其在分离膜中的均匀分散,形成有效的导电网络;另一方面在进行包埋处理的同时通过引入不同的盐离子来增强分离膜中导电粒子的种类和数量,形成有效的导电网络,从而可以解决背景技术中涉及的技术问题。
为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
一种导电聚醚砜分离膜的制备方法,包括以下步骤:
步骤一,导电纳米粒子的包埋处理;
将分子量500~5000、酸酐含量20-50wt%的SMA与蒸馏水、氢氧化钠以一定质量比在40~60℃温度范围内边加热边搅拌1~24h后形成均匀的SMA盐溶液;
将导电纳米粒子与SMA盐溶液以质量比1:0.11~0.8添加在50-250毫升的蒸馏水中进行超声处理一定时间,然后放置在60~80℃真空干燥箱中干燥至恒重,得到包埋处理好的导电纳米粒子,将包埋处理好的导电纳米粒子放在球磨机中进行研磨2~8h;
步骤二,导电聚醚砜分离膜的制备;
配制1~40wt%浓度的氢氧化钠溶液,将分子量100000~300000的SMA放置于该氢氧化钠溶液中1~24h后,采用边抽滤边清洗的方式收集SMA钠盐,并在60~100℃温度的真空干燥箱中对收集的SMA钠盐进行干燥;
将一定质量比的聚醚砜、研磨后的所述导电纳米粒子、干燥后的所述SMA钠盐、聚乙二醇、二甲基乙酰胺以及蒸馏水在70~100℃温度范围内溶解24~48h,获得均匀的铸膜液;
将所述铸膜液进行脱泡处理3~10h后,采用自动刮膜机涂敷在玻璃板或无纺布上,并在空气中停留0.5~10min后放入凝固浴水中进行相交换,得到复合膜;
将得到的复合膜从凝固浴中取出后放置在蒸馏水中清洗,得到导电聚醚砜分离膜。
作为本发明的一种优选改进,在步骤一中,所述导电纳米粒子包括碳纳米管、还原石墨烯以及MXene。
作为本发明的一种优选改进,在步骤一中,超声处理时间为30min。
作为本发明的一种优选改进,在步骤二中,聚醚砜、研磨后的所述导电纳米粒子、干燥后的所述SMA钠盐、聚二烯醇、二甲基乙酰胺以及蒸馏水的质量比为12:(0.5~2.0):2:8:(70~73):5。
本发明的有益效果如下:通过对导电纳米粒子进行包埋处理不但增强了相容性,提高了其在分离膜中的均匀分散,而且通过引入不同的盐离子丰富了分离膜中导电粒子的种类和数量,利用少量的导电纳米粒子有效构筑了分离膜中的完整电渗透路径,制备了导电性能优异的导电聚合物分离膜。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其它的附图,其中:
图1为本发明实施例5所制备的导电聚醚砜分离膜的表面形貌图;
图2为本发明对比例1所制备的导电聚醚砜分离膜的表面形貌图。
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,所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例,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它实施例,都属于本发明保护的范围。
另外,本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合,但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础,当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在,也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提供了一种导电聚醚砜分离膜的制备方法,包括以下步骤:
步骤一,导电纳米粒子的包埋处理;
将分子量500~5000、酸酐含量20-50wt%的SMA与蒸馏水、氢氧化钠以一定质量比在40~60℃温度范围内边加热边搅拌1~24h后形成均匀的SMA盐溶液;
将导电纳米粒子与SMA盐溶液以质量比1:0.11~0.8添加在50-250毫升的蒸馏水中进行超声处理一定时间,然后放置在60~80℃真空干燥箱中干燥至恒重,得到包埋处理好的导电纳米粒子,将包埋处理好的导电纳米粒子放在球磨机中进行研磨2~8h;
需要进一步说明的是,所述SMA、蒸馏水和氢氧化钠的质量比为35:65:11;所述导电纳米粒子包括碳纳米管(CNT)、还原石墨烯(rGO)以及MXene。
步骤二,导电聚醚砜分离膜的制备;
配制1~40wt%浓度的氢氧化钠溶液,将分子量100000~300000的SMA放置于该氢氧化钠溶液中1~24h后,采用边抽滤边清洗的方式收集SMA钠盐,并在60~100℃温度的真空干燥箱中对收集的SMA钠盐进行干燥;
将一定质量比的聚醚砜、研磨后的所述导电纳米粒子、干燥后的所述SMA钠盐、聚乙二醇、二甲基乙酰胺以及蒸馏水在70~100℃温度范围内溶解24~48h,获得均匀的铸膜液;
将所述铸膜液进行脱泡处理3~10h后,采用自动刮膜机涂敷在玻璃板或无纺布上,并在空气中停留0.5~10min后放入凝固浴水中进行相交换,得到复合膜;
将得到的复合膜从凝固浴中取出后放置在蒸馏水中清洗,得到导电聚醚砜分离膜。
具体的,聚醚砜、研磨后的所述导电纳米粒子、干燥后的所述SMA钠盐、聚二烯醇、二甲基乙酰胺以及蒸馏水的质量比为12:(0.5~2.0):2:8:(70~73):5。
下面以具体实施例对本发明提供的一种导电聚醚砜分离膜的制备方法进行详细说明。
实施例1
本实施例1提供了一种导电聚醚砜分离膜的制备方法,按以下步骤实现:
步骤一,导电纳米粒子的包埋处理;
将分子量1000,酸酐含量50wt%的SMA与蒸馏水、氢氧化钠以35:65:11的质量比在40℃温度范围内边加热边搅拌8h后形成均匀的SMA盐溶液;
将碳纳米管(CNT)与SMA盐溶液以1:0.11的质量比添加在100毫升的蒸馏水中进行超声处理30min,然后放置在60℃真空干燥箱中干燥至恒重,得到包埋处理好的纳米粒子,最后将包埋处理好的纳米粒子放在球磨机中研磨4h;
步骤二,导电聚醚砜分离膜的制备;
配制10wt%浓度的氢氧化钠溶液,然后将分子量140000的SMA放置在其中4h后,采用边抽滤边清洗的方式收集SMA钠盐,并在60℃温度的真空干燥箱中干燥;
将12wt%的聚醚砜、0.5wt%的研磨后的所述碳纳米管、2wt%的所述SMA钠盐,8wt%的聚乙二醇、72.5wt%的二甲基乙酰胺、5wt%的蒸馏水在80℃的温度范围内溶解24h,获得均匀的铸膜液;
将所述铸膜液进行脱泡处理4h后,采用自动刮膜机涂敷在玻璃板或无纺布上,并在空气中停留1min后放入凝固浴水中进行相交换,得到复合膜;
将所制备的复合膜从凝固浴中取出后放置在蒸馏水中清洗以除去残留的溶剂,得到导电聚醚砜分离膜,待分析检测。
实施例2
本实施例2提供了一种导电聚醚砜分离膜的制备方法,按以下步骤实现:
步骤一,导电纳米粒子的包埋处理;
将分子量2000,酸酐含量40wt%的SMA与蒸馏水、氢氧化钠以35:65:11的质量比在50℃温度范围内边加热边搅拌16h后形成均匀的SMA盐溶液;
将碳纳米管(CNT)与SMA盐溶液以1:0.3的质量比添加在200毫升的蒸馏水中进行超声处理30min,然后放置在70℃真空干燥箱中干燥至恒重,得到包埋处理好的纳米粒子,最后将包埋处理好的纳米粒子放在球磨机中研磨6h;
步骤二,导电聚醚砜分离膜的制备;
配制20wt%浓度的氢氧化钠溶液,然后将分子量200000的SMA放置在其中6h后,采用边抽滤边清洗的方式收集SMA钠盐,并在80℃温度的真空干燥箱中干燥;
将12wt%的聚醚砜、1wt%的研磨后的所述碳纳米管、2wt%的所述SMA钠盐,8wt%的聚乙二醇、72wt%的二甲基乙酰胺、5wt%的蒸馏水在80℃的温度范围内溶解36h,获得均匀的铸膜液;
将所述铸膜液进行脱泡处理6h后,采用自动刮膜机涂敷在玻璃板或无纺布上,并在空气中停留5min后放入凝固浴水中进行相交换,得到复合膜;
将所制备的复合膜从凝固浴中取出后放置在蒸馏水中清洗以除去残留的溶剂,得到导电聚醚砜分离膜,待分析检测。
实施例3
本实施例3提供了一种导电聚醚砜分离膜的制备方法,按以下步骤实现:
步骤一,导电纳米粒子的包埋处理;
将分子量3500,酸酐含量28wt%的SMA与蒸馏水、氢氧化钠以35:65:11的质量比在60℃温度范围内边加热边搅拌24h后形成均匀的SMA盐溶液;
将碳纳米管(CNT)与SMA盐溶液以1:0.5的质量比添加在200毫升的蒸馏水中进行超声处理30min,然后放置在80℃真空干燥箱中干燥至恒重,得到包埋处理好的纳米粒子,最后将包埋处理好的纳米粒子放在球磨机中研磨8h;
步骤二,导电聚醚砜分离膜的制备;
配制30wt%浓度的氢氧化钠溶液,然后将分子量250000的SMA放置在其中12h后,采用边抽滤边清洗的方式收集SMA钠盐,并在80℃温度的真空干燥箱中干燥;
将12wt%的聚醚砜、1.5wt%的研磨后的所述碳纳米管、2wt%的所述SMA钠盐,8wt%的聚乙二醇、71.5wt%的二甲基乙酰胺、5wt%的蒸馏水在80℃的温度范围内溶解36h,获得均匀的铸膜液;
将所述铸膜液进行脱泡处理8h后,采用自动刮膜机涂敷在玻璃板或无纺布上,并在空气中停留8min后放入凝固浴水中进行相交换,得到复合膜;
将所制备的复合膜从凝固浴中取出后放置在蒸馏水中清洗以除去残留的溶剂,得到导电聚醚砜分离膜,待分析检测。
实施例4
本实施例4提供了一种导电聚醚砜分离膜的制备方法,按以下步骤实现:
步骤一,导电纳米粒子的包埋处理;
将分子量4800,酸酐含量21wt%的SMA与蒸馏水、氢氧化钠以35:65:11的质量比在50℃温度范围内边加热边搅拌24h后形成均匀的SMA盐溶液;
将碳纳米管(CNT)与SMA盐溶液以1:0.8的质量比添加在200毫升的蒸馏水中进行超声处理30min,然后放置在80℃真空干燥箱中干燥至恒重,得到包埋处理好的纳米粒子,最后将包埋处理好的纳米粒子放在球磨机中研磨10h;
步骤二,导电聚醚砜分离膜的制备;
配制40wt%浓度的氢氧化钠溶液,然后将分子量300000的SMA放置在其中24h后,采用边抽滤边清洗的方式收集SMA钠盐,并在90℃温度的真空干燥箱中干燥;
将12wt%的聚醚砜、2.0wt%的研磨后的所述碳纳米管、2wt%的所述SMA钠盐,8wt%的聚乙二醇、71wt%的二甲基乙酰胺、5wt%的蒸馏水在80℃的温度范围内溶解48h,获得均匀的铸膜液;
将所述铸膜液进行脱泡处理10h后,采用自动刮膜机涂敷在玻璃板或无纺布上,并在空气中停留8min后放入凝固浴水中进行相交换,得到复合膜;
将所制备的复合膜从凝固浴中取出后放置在蒸馏水中清洗以除去残留的溶剂,得到导电聚醚砜分离膜,待分析检测。
实施例5
本实施例5提供了一种导电聚醚砜分离膜的制备方法,按以下步骤实现:
步骤一,导电纳米粒子的包埋处理;
将分子量2000,酸酐含量40wt%的SMA与蒸馏水、氢氧化钠以35:65:11的质量比在50℃温度范围内边加热边搅拌16h后形成均匀的SMA盐溶液;
将碳纳米管(CNT)与SMA盐溶液以1:0.55的质量比添加在200毫升的蒸馏水中进行超声处理30min,然后放置在70℃真空干燥箱中干燥至恒重,得到包埋处理好的纳米粒子,最后将包埋处理好的纳米粒子放在球磨机中研磨6h;
步骤二,导电聚醚砜分离膜的制备;
配制20wt%浓度的氢氧化钠溶液,然后将分子量200000的SMA放置在其中6h后,采用边抽滤边清洗的方式收集SMA钠盐,并在80℃温度的真空干燥箱中干燥;
将12wt%的聚醚砜、1.wt%的研磨后的所述碳纳米管、2wt%的所述SMA钠盐,8wt%的聚乙二醇、72wt%的二甲基乙酰胺、5wt%的蒸馏水在80℃的温度范围内溶解30h,获得均匀的铸膜液;
将所述铸膜液进行脱泡处理6h后,采用自动刮膜机涂敷在玻璃板或无纺布上,并在空气中停留5min后放入凝固浴水中进行相交换,得到复合膜;
将所制备的复合膜从凝固浴中取出后放置在蒸馏水中清洗以除去残留的溶剂,得到导电聚醚砜分离膜,待分析检测,其中,实施例5所制备的导电聚醚砜分离膜的表面形貌如图1所示。
实施例6
本实施例6提供了一种导电聚醚砜分离膜的制备方法,按以下步骤实现:
步骤一,导电纳米粒子的包埋处理;
将分子量2000,酸酐含量40wt%的SMA与蒸馏水、氢氧化钠以35:65:11的质量比在450℃温度范围内边加热边搅拌16h后形成均匀的SMA盐溶液;
将还原氧化石墨烯(rGO)与SMA盐溶液以1:0.55的质量比添加在200毫升的蒸馏水中进行超声处理30min,然后放置在70℃真空干燥箱中干燥至恒重,得到包埋处理好的纳米粒子,最后将包埋处理好的纳米粒子放在球磨机中研磨6h;
步骤二,导电聚醚砜分离膜的制备;
配制20wt%浓度的氢氧化钠溶液,然后将分子量200000的SMA放置在其中6h后,采用边抽滤边清洗的方式收集SMA钠盐,并在80℃温度的真空干燥箱中干燥;
将12wt%的聚醚砜、1wt%的研磨后的所述还原氧化石墨烯(rGO)、2wt%的所述SMA钠盐,8wt%的聚乙二醇、72wt%的二甲基乙酰胺、5wt%的蒸馏水在80℃的温度范围内溶解30h,获得均匀的铸膜液;
将所述铸膜液进行脱泡处理6h后,采用自动刮膜机涂敷在玻璃板或无纺布上,并在空气中停留5min后放入凝固浴水中进行相交换,得到复合膜;
将所制备的复合膜从凝固浴中取出后放置在蒸馏水中清洗以除去残留的溶剂,得到导电聚醚砜分离膜,待分析检测。
实施例7
本实施例7提供了一种导电聚醚砜分离膜的制备方法,按以下步骤实现:
步骤一,导电纳米粒子的包埋处理;
将分子量2000,酸酐含量40wt%的SMA与蒸馏水、氢氧化钠以35:65:11的质量比在50℃温度范围内边加热边搅拌16h后形成均匀的SMA盐溶液;
将MXene与SMA盐溶液以1:0.55的质量比添加在200毫升的蒸馏水中进行超声处理30min,然后放置在70℃真空干燥箱中干燥至恒重,得到包埋处理好的纳米粒子,最后将包埋处理好的纳米粒子放在球磨机中研磨6h;
步骤二,导电聚醚砜分离膜的制备;
配制20wt%浓度的氢氧化钠溶液,然后将分子量200000的SMA放置在其中6h后,采用边抽滤边清洗的方式收集SMA钠盐,并在80℃温度的真空干燥箱中干燥;
将12wt%的聚醚砜、1wt%的研磨后的所述MXene、2wt%的所述SMA钠盐,8wt%的聚乙二醇、72wt%的二甲基乙酰胺、5wt%的蒸馏水在80℃的温度范围内溶解36h,获得均匀的铸膜液;
将所述铸膜液进行脱泡处理6h后,采用自动刮膜机涂敷在玻璃板或无纺布上,并在空气中停留5min后放入凝固浴水中进行相交换,得到复合膜;
将所制备的复合膜从凝固浴中取出后放置在蒸馏水中清洗以除去残留的溶剂,得到导电聚醚砜分离膜,待分析检测。
对比例1
按照实施例5中的制备方法,将包埋处理的CNT替换为原始的CNT继续进行聚醚砜导电分离膜的构筑。具体包括如下步骤:
步骤一,首先配制20wt%浓度的氢氧化钠溶液,然后将分子量200000的SMA放置在其中6h后采用边抽滤边清洗的方式收集SMA钠盐,并在80°的真空干燥箱中对其进行干燥;
步骤二,将12wt%的聚醚砜、1wt%的CNT、2wt%的步骤一中所制备的SMA钠盐、8wt%的聚乙二醇、72wt%的二甲基乙酰胺、5wt%的蒸馏水在80℃的温度范围内溶解30h,获得均匀的铸膜液。
将所述铸膜液进行脱泡处理6h后,采用自动刮膜机涂敷在玻璃板或无纺布上,并在空气中停留5min后放入凝固浴水中进行相交换,得到复合膜;
将所制备的复合膜从凝固浴中取出后放置在蒸馏水中清洗以除去残留的溶剂,得到导电聚醚砜分离膜,待分析检测,其中,对比例1中所制备的导电聚醚砜分离膜的表面形貌如图2所示。
上述实施例1-7以及对比例1所提供的导电聚醚砜分离膜的制备方法所制备的导电聚醚砜分离膜的性能如表1所示,测试方法具体如下:
膜的导电性能:采用四探针电阻率测试仪进行测试(ST2258C多功能数字式四探针测试仪,苏州晶格电子有限公司)。
膜的水通量、分离性能与抗污染性能:采用实验室自组装的施加了电场的过滤装置(电压为36V,测试压力为0.1MPa,室温)测定膜的水通量、分离与抗污染性能。
首先测试分离膜的纯水渗透性,记录不同分离膜的渗透水的体积,有效膜面积以及渗透时间,根据公式(1)计算出纯水通量Jw1。
然后,以牛血清蛋白(BSA,分子量67000)的水溶液(浓度为1000mg/L)作为进料液,此时BSA水溶液的浓度记为Cf,过滤6h后,所得渗透液的浓度记为Cp,然后依据公式(2)计算出BSA的截留率R(%)。
之后,对分离膜进行清洗(清水,超声清洗半小时)三次之后,再次以纯水作为进料液,根据公式(1)记录并计算,获得经过冲洗后的分离膜的的水通量Jw2,最后采用公式(3)计算出水通量恢复率(FRR)。
上述测试的计算公式如下:
式中,J为水通量,单位L/m2h;V为渗透水的体积,单位L;A为有效膜面积,单位m2;Δt为渗透时间,单位h。
R=(1-CP/Cf)×100% (2)
式中,R为BSA的截留率,单位%;Cf为进料液BSA的浓度,单位mg/L;Cp为渗透液BSA的浓度,单位mg/L。(浓度等于BSA的质量/BSA水混合物的体积,采用紫外分光光度计进行测试:首先浓度与吸光度绘制标准曲线,在测试时测定吸光度后依据标准曲线确定浓度)
FRR为水通量恢复率(%),JW2表示膜经清水清洗后的水通量,JW1表示膜初始水通量。
表1
试验例 | 导电率(mS/mm) | 渗透通量(L/m<sup>2</sup>h) | BSA截留(%) | 通量恢复率(%) |
实施例1 | 5.26 | 327.5 | 82.5 | 84.2 |
实施例2 | 17.62 | 436.3 | 86.3 | 89.1 |
实施例3 | 38.87 | 475.1 | 97.2 | 92.6 |
实施例4 | 46.55 | 501.6 | 96.8 | 94.5 |
实施例5 | 76.45 | 525.8 | 99.9 | 97.8 |
实施例6 | 72.48 | 520.4 | 99.9 | 97.0 |
实施例7 | 77.66 | 520.7 | 99.9 | 97.2 |
对比例1 | 2.33 | 288.9 | 71.4 | 76.5 |
从实施例1-5中可以发现,随着导电CNT的增加,复合膜的导电率和渗透通量迅速提高,并且通过在过滤过程中施加电场使复合膜对牛血清蛋白BSA的截留率和通量恢复率也明显增强。通过将实施例5中的导电CNT替换为rGO和MXene制备出的复合膜也同样具有优异的导电性能、渗透性能、分离性能和抗污染性能。但是将实施例5中的CNT替换为未进行包埋处理的CNT时,复合膜的导电性能、渗透性能、分离性能和抗污染性能明显降低,表明本申请中所提出的通过对导电纳米粒子进行特定的包埋处理来改善其在分离膜中的分散,同时引入不同的盐离子丰富分离膜中导电粒子的种类和数量,从而利用少量的导电纳米粒子有效构筑分离膜中的完整电渗透路径具有明显的可行性。
本发明的有益效果如下:通过对导电纳米粒子进行包埋处理不但增强了相容性,提高了其在分离膜中的均匀分散,而且通过引入不同的盐离子丰富了分离膜中导电粒子的种类和数量,利用少量的导电纳米粒子有效构筑了分离膜中的完整电渗透路径,制备了导电性能优异的导电聚合物分离膜。
尽管本发明的实施方案已公开如上,但并不仅仅限于说明书和实施方案中所列运用,它完全可以被适用于各种适合本发明的领域,对于熟悉本领域的人员而言,可容易地实现另外的修改,因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下,本发明并不限于特定的细节和这里所示出与描述的图例。
Claims (4)
1.一种导电聚醚砜分离膜的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一,导电纳米粒子的包埋处理;
将分子量500~5000、酸酐含量20-50wt%的SMA与蒸馏水、氢氧化钠以一定质量比在40~60℃温度范围内边加热边搅拌1~24h后形成均匀的SMA盐溶液;
将导电纳米粒子与SMA盐溶液以质量比1:0.11~0.8添加在50-250毫升的蒸馏水中进行超声处理一定时间,然后放置在60~80℃真空干燥箱中干燥至恒重,得到包埋处理好的导电纳米粒子,将包埋处理好的导电纳米粒子放在球磨机中进行研磨2~8h;
步骤二,导电聚醚砜分离膜的制备;
配制1~40wt%浓度的氢氧化钠溶液,将分子量100000~300000的SMA放置于该氢氧化钠溶液中1~24h后,采用边抽滤边清洗的方式收集SMA钠盐,并在60~100℃温度的真空干燥箱中对收集的SMA钠盐进行干燥;
将一定质量比的聚醚砜、研磨后的所述导电纳米粒子、干燥后的所述SMA钠盐、聚乙二醇、二甲基乙酰胺以及蒸馏水在70~100℃温度范围内溶解24~48h,获得均匀的铸膜液;
将所述铸膜液进行脱泡处理3~10h后,采用自动刮膜机涂敷在玻璃板或无纺布上,并在空气中停留0.5~10min后放入凝固浴水中进行相交换,得到复合膜;
将得到的复合膜从凝固浴中取出后放置在蒸馏水中清洗,得到导电聚醚砜分离膜。
2.如权利要求1所述的一种导电聚醚砜分离膜的制备方法,其特征在于:在步骤一中,所述导电纳米粒子包括碳纳米管、还原石墨烯以及MXene。
3.如权利要求1所述的一种导电聚醚砜分离膜的制备方法,其特征在于,在步骤一中,超声处理时间为30min。
4.如权利要求1所述的一种导电聚醚砜分离膜的制备方法,其特征在于,在步骤二中,聚醚砜、研磨后的所述导电纳米粒子、干燥后的所述SMA钠盐、聚乙二醇、二甲基乙酰胺以及蒸馏水的质量比为12:(0.5~2.0):2:8:(70~73):5。
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WO2020124362A1 (zh) * | 2018-12-18 | 2020-06-25 | 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 |
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