CN114870632B - 一种提升印染废水脱色率的耦合膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种提升印染废水脱色率的耦合膜，其通过在聚合物膜上设置导电过滤层，然后通过耦合电场实现膜孔中微曝气，膜孔受到气泡挤压，提升对染料分子的截留率。本发明还涉及所述耦合膜的制备方法，该方法在聚合物膜的上下表面分别形成第一导电过滤层和第二导电过滤层制得耦合膜。本发明还涉及一种染料废水的脱色方法，将所述耦合膜与电场连接，得到耦合膜系统，使用所述耦合膜系统过滤染料废水。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种提升印染废水脱色率的耦合膜及其制备方法以及染料废水的脱色方法。
背景技术
随着工业技术的进步，印染废水已成为水污染现象中不可忽视的重要污染源。据报道，由于印染行业中不完善的处理和清洗技术，大概有10-20％的染料从生产的剩余液体中排出。这些染料不仅严重影响水质，表现出颜色的变化，并且抑制阳光进入水体从而降低了水中生物的光合作用，许多染料是有毒的，而且其中一部分具有致癌和致突变性。因此，去除水中染料类污染物对保护环境具有十分重要的意义。
现已有很多物理、化学和生物方法用于处理印染废水中的染料，进行脱色，包括吸附法、混凝沉淀法、好氧和厌氧微生物降解法。但在实际使用中具有降解条件苛刻、制备过程复杂、价格昂贵、周期长、循环再生能力差等问题。
因此，有必要开发一种具有印染废水高脱色率的膜以及简便的脱色方法。
发明内容
本发明第一方面在于针对现有的印染废水脱色方法中所存在的一系列问题，提供一种耦合膜，其通过聚合物膜上设置导电过滤层，然后通过耦合电场实现膜孔中微曝气，膜孔受到气泡挤压，提升对染料分子的截留率。
本发明第二方面在于提供一种耦合膜的制备方法。
本发明第三方面在于提供一种染料废水的脱色方法，该方法使用所述制备的耦合膜与电场连接，得到的耦合膜系统对染料截留率高达98.02％，并且水通量高达38.39Kg/㎡/h。同时具有超滤膜的通量和纳滤膜的截留效果。
为了实现以上目的，本发明提供如下技术方案。
本发明提供一种耦合膜，包括：
聚合物膜，
第一导电过滤层，设置在所述聚合物膜的上表面；以及
第二导电过滤层，设置在所述聚合物膜的下表面。
优选地，第一导电过滤层和第二导电过滤层均为MXene。
MXene是一类二维无机化合物。这由几个原子层厚度的过渡金属碳化物、氮化物或碳氮化物构成。由于MXene材料表面有羟基或末端氧，使其具有过渡金属碳化物的金属导电性。MXene同时具有优异的过滤性能。
优选地，第一导电过滤层和第二导电过滤层吸附在所述聚合物膜上。
本发明第二方面提供所述耦合膜的制备方法，包括：
在聚合物膜的上下表面分别形成第一导电过滤层和第二导电过滤层。
优选地，所述制备方法还包括：制备MXene溶液；将所述聚合物膜浸泡在所述MXene溶液中，得到三明治结构的复合膜；以及利用所述复合膜过滤所述MXene溶液，烘干后得到耦合膜。
优选地，所述MXene溶液为MXene水溶液。
优选地，所述MXene溶液的浓度为0.5-5g/L，优选为0.5-2g/L。
优选地，将所述聚合物膜浸泡在所述MXene溶液中后，震荡。
优选地，所述震荡时间为8-20h，优选为10-15h。优选地，所述震荡温度为20-30℃。
优选地，所述过滤为抽滤。优选地，所述过滤时间为1-10min，优选为3-7min。
优选地，所述烘干温度为50-80℃，优选为60-70℃。
本发明第三方面在于提供一种染料废水的脱色方法，包括：
将所述的耦合膜与电场连接，得到耦合膜系统；
使用所述耦合膜系统过滤染料废水。
所述耦合膜系统用于过滤染料废水时，膜孔中发生析氢反应，产生大量气泡，气泡挤压膜孔，从而提升染料截留率到98.02％，并且水通量高达38.39Kg/㎡/h。
相比现有技术，本发明的有益效果：
1、本发明提供了一种耦合膜，其通过在聚合物膜上设置导电过滤层，然后通过耦合电场实现膜孔中微曝气，膜孔受到气泡挤压，提升了对染料分子的截留率。
2、本发明还提供一种染料废水的脱色方法，该方法将耦合膜与电场连接，制得的耦合膜系统对染料截留率高达98.02％，并且水通量高达38.39Kg/㎡/h。同时具有超滤膜的通量和纳滤膜的截留效果。
3、本发明提供的染料废水的脱色方法，成本低廉、操作简便、工业化转化难度低、对染料截留普适性强，在处理印染废水方面具有重要意义。
附图说明
图1为本发明的制备的耦合膜的表面和截面的电镜扫描图。
图2为使用本发明制备的耦合膜系统对染料废水进行脱色的染料截留率效果图。
具体实施方式
为了使本发明所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施例对本发明所述的技术方案做进一步说明，但本发明不仅限于此。凡基于本发明上述内容所实现的技术均涵盖在本发明旨在保护的范围内。除非另有说明，实施例中使用的原料和试剂均为市售商品。本文未记载的试剂、仪器或操作步骤均是本领域普通技术人员可常规确定的内容。
实施例1：
(1)首先将MXene溶解到超纯水中制备MXene水溶液，通过调节pH进一步促进MXene的分散性。
(2)将聚合物膜浸入到MXene溶液(1g/L)中，保持在20-30℃摄氏度下震荡反应12h，得到初步修饰的三明治结构的复合膜。
(3)将复合膜安装在砂率漏斗上，利用复合膜抽滤以上MXene溶液，并保持抽滤5min，然后60℃烘干，得到稳定的耦合膜。制备的耦合膜的表面和截面的电镜扫描图如图1所示。
(4)将制备的耦合膜和电场连接，最终得到耦合膜系统。
性能测试
将实施例1制备的耦合膜系统用于过滤燃料废水，进行测试，测试包括水通量测定、染料截留率测定。
经测试，耦合膜系统对染料截留率高达98.02％。所制备的耦合膜系统的染料截留率效果图如图2所示。
经测试，水通量高达38.39Kg/㎡/h。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (2)
1.一种耦合膜，其特征在于，包括：
聚合物膜，
第一导电过滤层，设置在所述聚合物膜的上表面；以及
第二导电过滤层，设置在所述聚合物膜的下表面；所述第一导电过滤层和所述第二导电过滤层吸附在所述聚合物膜上，所述第一导电过滤层和所述第二导电过滤层均为MXene；
所述耦合膜的制备方法包括：在聚合物膜的上下表面分别形成第一导电过滤层和第二导电过滤层；具体包括：
制备MXene水溶液；
将所述聚合物膜浸泡在所述MXene溶液中，震荡，得到三明治结构的复合膜；以及
利用所述复合膜过滤所述MXene溶液，烘干后得到耦合膜；其中，所述过滤为抽滤，烘干温度为50-80℃。
2.一种染料废水的脱色方法，其特征在于，包括：
将权利要求1所述的耦合膜与电场连接，得到耦合膜系统；
使用所述耦合膜系统过滤染料废水。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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