CN114307691A - 一种中空纳米银/石墨烯/pe超滤膜及其制备方法 - Google Patents
一种中空纳米银/石墨烯/pe超滤膜及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114307691A CN114307691A CN202111632983.7A CN202111632983A CN114307691A CN 114307691 A CN114307691 A CN 114307691A CN 202111632983 A CN202111632983 A CN 202111632983A CN 114307691 A CN114307691 A CN 114307691A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- graphene
- ultrafiltration membrane
- nano silver
- hollow
- parts
- 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
Landscapes
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
本发明公开了一种中空纳米银/石墨烯/PE超滤膜及其制备方法，按以下重量份数计的原料制备而成：PE90份；PP10份；中空纳米银/石墨烯0.1～1份。本发明专利首次提出以石墨烯为载体，其特殊的层状结构以及疏松孔道，是一种性能优异的纳米材料，可以提升高分子材料的各项性能。本发明专利提供的中空纳米银/石墨烯/PE超滤膜，由于中空纳米银/石墨烯具有独特的层状结构，质轻，比表面积大，表面渗透性好等优点，可以作为超滤膜的水通道。具有很好的抗菌以及抗污染的效果。
Description
技术领域
本发明属于超滤膜的制备技术领域，特别涉及一种中空纳米银/石墨烯/PE超滤膜及其制备方法。
背景技术
如何绿色高效地处理水污染是当前社会面临的一个重要问题。传统的废水处理方法对一般的有机污染物起作用，对“两虫”、藻类的去除效果不佳，且消毒容易产生副产物。与之相比，超滤技术不仅可以保证饮水质的安全性，而且可以有效过滤微生物。此外，由于超滤工艺具备用地少，易规模化、自动化程度高等优点，从而使改技术在发达国家得到了广泛应。但是超滤膜在使用过程中，会不可避免地遇到污染。从理论上分析，膜污染的影响因素主要包括以下几个方面：
(1)膜材料自身的属性，包括膜的材质、孔隙率、孔径大小、疏水性、以及极性等。在一定程度上决定了膜的污染种类、膜污染所能达到的程度以及膜清洗的难易程度。
(2)使用环境不同，使用方式不同，对膜造成的污染不同。针对如何减缓超滤膜在使用过程中出现的污染问题，研究者们主要提出以下几种措施进行改进：(1)废液预处理；(2)配套阶梯过滤系统；(3)膜清洗以及膜材料的选择与改性。
PE具有良好的耐化学稳定性以及机械性能，是在污水处理领域中制备分离膜的常见膜材料。纳米银颗粒由于其具有优异的催化、光学、电学以及生物传感等性能，因而其在化学、生物、材料等领域得到了广泛的应用。由于银纳米颗粒的性能与其结构密切相关，常见的纳米银形状主要为纳米棒、纳米线以及各种尺度的立方体、片状以及三角形颗粒。目前关于纳米银/PE超滤膜的研究相对较少，肖凯军等在专利《一种负载纳米银抗菌复合纳滤膜及其制备方法》中制备了掺杂纳米银的SPES过滤膜，通过定向负载纳米银并由界面聚合生成复合功能层，所得复合纳滤膜抗菌性能好且抗菌性能持久。
发明内容
本发明的目的是为了制备了一种中空纳米银/石墨烯/PE超滤膜，并将其与PE进行熔融共混挤出，流延，得到中空纳米银/石墨烯/PE超滤膜，由于石墨烯具有独特的层状结构，质轻，以及比表面积大等特性，可以作为超滤膜的水通道，同时纳米银具有很好的抗菌、自清洁以及抗污染的效果。通过将纳米银附着在石墨烯上，减少了原料的使用，使成本降低，不仅让膜本身具有了一定的强度，也赋予了其一定的自清洁以及抗污染性能。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的。
一种中空纳米银/石墨烯/PE超滤膜，按以下重量份数计的原料制备而成：
PE 90份；
PP 10份；
中空纳米银/石墨烯 0.1～1份。
所述的PE为1018HA或SP1520，是一种半结晶型聚合物，在室温下不易受卤素和酸、碱等强氧化剂的腐蚀，紫外线辐照下性能基本保持稳定，具有较好的耐老化性能，具有很好的成膜性。
所述的PP，PP为T30S，H710，M1200HS，AP3N或1215C等。具有良好的透明性、稳定性和耐候性，能有效的改善PE的成膜性能，提高其超滤膜的力学性能。
所述的中空纳米银/石墨烯，是通过微波法将纳米银附着在石墨烯片层上，因此具备了石墨烯与纳米银共同的特征，如具有较高的比表面积、较低的密度以及自清洁等优点。采用微波法制备，以预先的石墨烯为模板，然后通过超声分散以及微波反应，制得中空纳米银/石墨烯。
所述银源AgNO3和表面活性剂PVP的质量比为1:1～1：2；载体石墨烯其用量为反应单体总质量的11～12％，超声分散时间为2～3小时且分散时的温度保持在室温；微波反应器功率为260W～320W，聚合反应时间为5～8min。
按照质量份所述石墨烯的添加量为5～10份；硝酸银的添加量为30～50份；PVP的添加量50～100份；离心机的转速为9000r/min，离心时间为20min。
加入PP能够改善PE的力学性能、机械性能等，然后与中空纳米银/石墨烯土复合制备了一种抗菌及抗污染效果好的超滤膜，该超滤膜具有较高的水通量和水通量恢复率。
上述中空纳米银/石墨烯的制备方法，其步骤为：
(1)首先超声分散载体石墨烯、表面活性剂PVP以及银源AgNO3；
(2)将步骤(1)得到的处理物，放入微波反应器中，制得中空纳米银/石墨烯。
更进一步地，上述中空纳米银/石墨烯的制备方法，其步骤为：
(1)制备反应体系：
以乙二醇为溶剂，加入表面活性剂PVP、银源AgNO3与载体石墨烯混合进行超声分散，维持分散温度为室温，分散时间为2～3h，在分散过程中对分散容器密封保护。
(2)制备中空纳米银/凹凸棒土：
载体表面装载金属纳米银粒子：将上述分散后的反应体系放入微波反应器(反应功率240～300W，微波时间4～5min)中，微波处理。待反应结束后将溶液取出常温冷却，加入3倍体积的丙酮洗涤，再经离心机分离，控制离心机的转速为9000r/min，离心时间为t＝10min。分离后的下层固体物再用去离子水洗涤两次后干燥，得到中空纳米银/石墨烯。
按照重量份计，上述石墨烯的添加量为5～10份；AgNO3的添加量为30～50份；PVP的添加量50～100份。
本发明提供了一种中空纳米银/石墨烯/PE超滤膜的制备方法，按照配比称重，进行熔融共混挤出，流延，得到中空纳米银/石墨烯/PE超滤膜。其中，挤出的温度为200℃，超滤膜的厚度在20～30μm。
本发明所体现的有益效果主要体现在以下方面：
(1)本发明专利首次提出以石墨烯为载体，其特殊的层状结构以及疏松孔道，是一种性能优异的纳米材料，可以提升高分子材料的各项性能。
(2)本发明专利提供的中空纳米银/石墨烯/PE超滤膜，由于中空纳米银/石墨烯具有独特的层状结构，质轻，比表面积大，表面渗透性好等优点，可以作为超滤膜的水通道。具有很好的抗菌以及抗污染的效果。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步阐述本发明的技术特点。
实施例1
中空纳米银/石墨烯的具体制备方法如下：
第一步，分散体系的制备。首先反应物的分散，具体实验步骤如下：
以乙二醇为溶剂，石墨烯为载体，PVP为表面活性剂，银源AgNO3与PVP(质量比为1：1)混合后在室温条件下进行超声分散，分散时间为3h，整个反应过程中密封保护。
第二步，在第一步分散体系制备好的基础上，制备中空纳米银/石墨烯。
取制备好的分散物放入微波反应器中进行反应，反应功率为260W，反应时间为6min。制得中空纳米银/凹凸棒土。待反应结束后将溶液取出常温冷却，加入3倍体积的丙酮洗涤，再经离心机分离，控制离心机的转速为9000r/min，离心三次，每次离心时间10min。分离后的下层固体物再用去离子水洗涤两次后干燥，得到中空纳米银/石墨烯。
按照重量份，上述的石墨烯的添加量为15份；硝酸银的添加量为30份；PVP的添加量30份。
制备中空纳米银/石墨烯/PE超滤膜
PE 1018HA 90份
PP T30S 10份
中空纳米银/石墨烯 0.1份
按照上述的配方，称重，进行共混挤出，流延，得到一种中空纳米银/石墨烯/PE超滤膜。其中挤出的温度为200℃，超滤膜的厚度为20μm。
实施例2
中空纳米银/石墨烯的具体制备方法如下：
第一步，分散体系的制备。
首先制备分散体系。具体实验步骤如下：以乙二醇为溶剂，石墨烯为载体，PVP为表面活性剂，银源AgNO3与PVP(质量比为1：2)混合后进行超声分散，在室温条件下分散4h，整个分散过程中密封保护。
第二步，在第一步分散体系制备好的基础上，制备中空纳米银/石墨烯。
取分散好的反应物放入微波反应器中进行反应，反应功率为280W，反应时间为6min。制得中空纳米银/石墨烯。待反应结束后将溶液取出常温冷却，加入3倍体积的丙酮洗涤，再经离心机分离，控制离心机的转速为9000r/min，离心三次，每次离心时间8min。分离后的下层固体物再用去离子水洗涤两次后干燥，得到中空纳米银/石墨烯。
按照重量份，上述中空纳米银/石墨烯的添加量为10份；硝酸银的添加量为10份；PVP的添加量20份。
中空纳米银/石墨烯/PE超滤膜的制备
PE SP1520 90份
PP H710 10份
中空纳米银/石墨烯 0.5份
按照上述的配方，称重，进行共混挤出，流延，得到一种中空纳米银/石墨烯/PE超滤膜。其中挤出的温度在200℃，超滤膜的厚度在25μm。
实施例3
中空纳米银/石墨烯的具体制备如下：
第一步，分散体系的制备。首先分散反应物，具体实验步骤如下：
以乙二醇为溶剂，石墨烯为载体，PVP为表面活性剂，银源AgNO3与PVP(质量比为1：3)混合后进行超声分散，在室温条件下分散5h，整个分散过程中密封保护。
第二步，在第一步分散体系制备好的基础上，制备中空纳米银/石墨烯。
取分散好的反应物放入微波反应器中进行反应，反应功率为270W，反应时间为6min。制得中空纳米银/石墨烯。待反应结束后将溶液取出常温冷却，加入3倍体积的丙酮洗涤，再经离心机分离，控制离心机的转速为9000r/min，离心三次，每次离心时间7min。分离后的下层固体物再用去离子水洗涤两次后干燥，得到中空纳米银/石墨烯。
按照重量份，上述石墨烯的添加量为15份；硝酸银的添加量为10份；PVP的添加量30份。
中空纳米银/石墨烯/PE超滤膜的制备
PE 1018HA 90份
PP AP3N 10份
中空纳米银/石墨烯 1份
按照上述的配方，称重，进行共混挤出，流延，得到一种中空纳米银/石墨烯/PE超滤膜。其中挤出的温度在200℃，超滤膜的厚度在30μm。
实施例4
将实施例1中银源AgNO3与表面活性剂PVP质量比改为3：7，微波功率改为290W，离心时间改为6min，其他条件不变。
实施例5
将实施例1中银源AgNO3与表面活性剂PVP质量比改为2：8，微波功率改为300W离心时间改为5min，其他条件不变。
对比实施例1
PE SP1520 90份
PP T30S 10份
按照上述的配方，称重，进行共混挤出，流延，得到产物。其中挤出的温度在200℃，超滤膜的厚度在20μm。
对比实施例2
PE 1018HA 90份
PP H710 10份
成孔剂 0.1份
按照上述的配方，称重，进行共混挤出，流延，得到产物。其中挤出的温度在200℃，超滤膜的厚度在20μm。
对比实施例3
PE SP1520 100份
中空纳米银/石墨烯 0.5份
中空纳米银/石墨烯的制备方法同实施例2。
相关测试：
纯水通量的测定：采用Millipore 8200背式超滤器，取一定面积的湿膜样品在超滤膜中固定，进行水通量的测定。实验前在室温以及0.15Mpa下用去离子水压实30min。然后在0.1Mpa下，在线纪录1min内通过膜的水的体积，有效膜面积为28.4cm2。按照式(1)计算膜的纯水通量J0：
J0＝V/(At)
其中，V为渗透水体积，A为有效膜面积，t为测定时间。
水通量恢复率的测定：在室温以及0.15Mpa下用去离子水对膜进行预压30min，在0.1Mpa下测量膜的纯水通量J0。将去离子水换成500mg/L的BSA溶液，在0.1Mpa下过滤一段时间后测试膜的渗透通量Jp。将经过BSA污染的超滤膜用去离子水清洗30min。接着在0.1Mpa下用去离子水再次测试超滤膜的纯水通量J1，则超滤膜的通量恢复率为：
m＝J1/J0×100％
上述实施例和对比例的结果表明：中空纳米银/石墨烯具有独特的空心结构，质轻，比表面积大，表面渗透性好等优点，可以作为超滤膜的水通道，水通量相对于未添加纳米银的PE超滤膜更大。
Claims (10)
1.一种中空纳米银/石墨烯/PE超滤膜，其特征在于：按以下重量份数计的原料制备而成：
PE 90份；
PP 10份；
中空纳米银/石墨烯 0.1～1份。
2.根据权利要求1所述的一种中空纳米银/石墨烯/PE超滤膜，其特征在于：所述的PE为1018HA或SP1520，是一种半结晶型聚合物。
3.根据权利要求1所述的一种中空纳米银/石墨烯/PE超滤膜，其特征在于：所述的PP，PP为T30S，H710，M1200HS，AP3N或1215C。
4.根据权利要求1所述的一种中空纳米银/石墨烯/PE超滤膜，其特征在于：所述的中空纳米银/石墨烯，是通过微波法将纳米银附着在石墨烯片层上；以预先的石墨烯为模板，然后通过超声分散以及微波反应，制得中空纳米银/石墨烯。
5.根据权利要求4所述的一种中空纳米银/石墨烯/PE超滤膜，其特征在于：银源AgNO3和表面活性剂PVP的质量比为1:1～1：2；载体石墨烯的用量为反应单体总质量的11～12％，超声分散时间为2～3小时且分散时的温度保持在室温；微波反应器功率为260W～320W，聚合反应时间为5～8min。
6.根据权利要求5所述的一种中空纳米银/石墨烯/PE超滤膜，其特征在于：按照质量份计，所述石墨烯的添加量为5～10份；硝酸银的添加量为30～50份；PVP的添加量50～100份；离心机的转速为9000r/min，离心时间为20min。
7.根据权利要求1所述的一种中空纳米银/石墨烯/PE超滤膜，其特征在于：所述中空纳米银/石墨烯的制备方法，其步骤为：
(1)首先超声分散载体石墨烯、表面活性剂PVP以及银源AgNO3；
(2)将步骤(1)得到的处理物，放入微波反应器中，制得中空纳米银/石墨烯。
8.根据权利要求7所述的一种中空纳米银/石墨烯/PE超滤膜，其特征在于：上述中空纳米银/石墨烯的制备方法，其步骤为：
(1)制备反应体系：
以乙二醇为溶剂，加入表面活性剂PVP、银源AgNO3与载体石墨烯混合进行超声分散，维持分散温度为室温，分散时间为2～3h，在分散过程中对分散容器密封保护。
(2)制备中空纳米银/凹凸棒土：
载体表面装载金属纳米银粒子：将上述分散后的反应体系放入微波反应器(反应功率240～300W，微波时间4～5min)中，微波处理。待反应结束后将溶液取出常温冷却，加入3倍体积的丙酮洗涤，再经离心机分离，控制离心机的转速为9000r/min，离心时间为t＝10min。分离后的下层固体物再用去离子水洗涤两次后干燥，得到中空纳米银/石墨烯。
9.根据权利要求8所述的一种中空纳米银/石墨烯/PE超滤膜，其特征在于：按照重量份计，上述石墨烯的添加量为5～10份；AgNO3的添加量为30～50份；PVP的添加量50～100份。
10.根据权利要求1-9任意之一所述中空纳米银/石墨烯/PE超滤膜的制备方法，其特征在于：按照配比称重，进行熔融共混挤出，流延，得到中空纳米银/石墨烯/PE超滤膜。其中，挤出的温度为200℃，超滤膜的厚度在20～30μm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111632983.7A CN114307691A (zh) | 2021-12-28 | 2021-12-28 | 一种中空纳米银/石墨烯/pe超滤膜及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111632983.7A CN114307691A (zh) | 2021-12-28 | 2021-12-28 | 一种中空纳米银/石墨烯/pe超滤膜及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114307691A true CN114307691A (zh) | 2022-04-12 |
Family
ID=81014735
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111632983.7A Pending CN114307691A (zh) | 2021-12-28 | 2021-12-28 | 一种中空纳米银/石墨烯/pe超滤膜及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114307691A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115895080A (zh) * | 2022-09-15 | 2023-04-04 | 上海普利特复合材料股份有限公司 | 一种纳米银/碳纳米管/pe超滤膜及其制备方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001300275A (ja) * | 2000-04-20 | 2001-10-30 | Asahi Kasei Corp | ポリオレフィン中空糸状多孔膜 |
| CN105214511A (zh) * | 2015-09-18 | 2016-01-06 | 浙江工商大学 | 一种纳米银/石墨烯/聚偏氟乙烯杂化超滤膜及其制备方法 |
| CN109173743A (zh) * | 2018-10-17 | 2019-01-11 | 常州大学 | 一种中空纳米银/凹凸棒土/pvdf超滤膜及其制备方法 |
| CN110128731A (zh) * | 2019-05-23 | 2019-08-16 | 福州大学 | 一种石墨烯/聚乙烯复合抗菌薄膜 |
| CN110280142A (zh) * | 2019-06-24 | 2019-09-27 | 南京龙源环保有限公司 | 一种载银氧化石墨烯聚偏氟乙烯中空纤维超滤膜及其制备方法 |
-
2021
- 2021-12-28 CN CN202111632983.7A patent/CN114307691A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001300275A (ja) * | 2000-04-20 | 2001-10-30 | Asahi Kasei Corp | ポリオレフィン中空糸状多孔膜 |
| CN105214511A (zh) * | 2015-09-18 | 2016-01-06 | 浙江工商大学 | 一种纳米银/石墨烯/聚偏氟乙烯杂化超滤膜及其制备方法 |
| CN109173743A (zh) * | 2018-10-17 | 2019-01-11 | 常州大学 | 一种中空纳米银/凹凸棒土/pvdf超滤膜及其制备方法 |
| CN110128731A (zh) * | 2019-05-23 | 2019-08-16 | 福州大学 | 一种石墨烯/聚乙烯复合抗菌薄膜 |
| CN110280142A (zh) * | 2019-06-24 | 2019-09-27 | 南京龙源环保有限公司 | 一种载银氧化石墨烯聚偏氟乙烯中空纤维超滤膜及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 王湛，周翀主编: "《膜分离技术基础》", vol. 2, 化学工业出版社, pages: 209 - 211 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115895080A (zh) * | 2022-09-15 | 2023-04-04 | 上海普利特复合材料股份有限公司 | 一种纳米银/碳纳米管/pe超滤膜及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Shi et al. | Photocatalytic membrane in water purification: is it stepping closer to be driven by visible light? | |
| Liu et al. | 3D printing of metal-organic frameworks decorated hierarchical porous ceramics for high-efficiency catalytic degradation | |
| CN109550406B (zh) | 两性粒子原位构筑金属有机框架分离膜的制备方法 | |
| Chen et al. | Fabrication of a superhydrophilic PVDF-g-PAA@ FeOOH ultrafiltration membrane with visible light photo-fenton self-cleaning performance | |
| Vatanpour et al. | Hyperbranched polyethylenimine functionalized silica/polysulfone nanocomposite membranes for water purification | |
| CN109603573B (zh) | 沸石咪唑酯骨架多元胺纳米粒子复合膜的制备方法 | |
| CN111921387B (zh) | 聚多巴胺修饰咪唑基纳米粒子复合纳滤膜的制备方法 | |
| Sonawane et al. | Synthesis, characterization, and application of ZIF-8/Ag3PO4, MoS2/Ag3PO4, and h-BN/Ag3PO4 based photocatalytic nanocomposite polyvinylidene fluoride mixed matrix membranes for effective removal of drimaren orange P2R | |
| Li et al. | A novel conductive rGO/ZnO/PSF membrane with superior water flux for electrocatalytic degradation of organic pollutants | |
| Nawaz et al. | Photodegradation of textile pollutants by nanocomposite membranes of polyvinylidene fluoride integrated with polyaniline–titanium dioxide nanotubes | |
| CN109126480B (zh) | 一种金属有机框架纳米片改性正渗透膜及其制备方法和应用 | |
| AU2008327879A1 (en) | Production and use of novel polyanilines for treating water | |
| US10843135B2 (en) | Hollow fiber membrane modified with molybdenum trioxide nanoparticles | |
| Jahankhah et al. | Fabrication polyvinyl chloride mixed matrix membrane via embedding Fe3O4/polydopamine/Ag nanocomposite for water treatment | |
| CN114307691A (zh) | 一种中空纳米银/石墨烯/pe超滤膜及其制备方法 | |
| Gao et al. | Effect of carbon nitride synthesized by different modification strategies on the performance of carbon nitride/PVDF photocatalytic composite membranes | |
| Arif et al. | Development of eco-friendly, self-cleaning, antibacterial membrane for the elimination of chromium (VI) from tannery wastewater | |
| CN112517071A (zh) | 一种氮化碳纳米片基光催化复合膜及其制备方法与应用 | |
| RU2581359C1 (ru) | Фотокаталитическое покрытие | |
| CN105498552B (zh) | 一种半导体氧化物改性的导电滤膜及其制备方法和应用 | |
| CN109173743B (zh) | 一种中空纳米银/凹凸棒土/pvdf超滤膜及其制备方法 | |
| Rahmanzadeh et al. | C3N4-BiOBr/PVC photocatalytic submerged membrane for oil-in-water emulsion separation with visible light-driven self-cleaning performance | |
| KR101399587B1 (ko) | 탄소나노튜브를 이용한 역삼투막 및 이의 제조방법 | |
| Sun et al. | Design of photocatalytic self-cleaning poly (arylene ether nitrile)/nitrogen-doped Bi2O2CO3 composite membrane for emulsified oily wastewater purification | |
| Sonawane et al. | A metal organic framework decorated 2-dimensional nanomaterial based nanocomposite photocatalyst for photocatalytic degradation of dyes from textile industry wastewater |
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 |