ZnGaNO-聚合物自清洁杂化膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种相转化法制备ZnGaNO‑聚合物自清洁杂化膜的方法，包括以下步骤：S1，将ZnGaNO粒子分散于第一溶剂中，超声分散均匀；S2，将聚合物溶解于第一溶剂中，再加入ZnGaNO粒子的分散液，搅拌并超声，得到铸膜液；S3，将配制好的铸膜液静置脱泡后，置于底物上，流动并扩展；S4，将涂有铸膜液的底物呈水平放置浸入第二溶剂中，相转化成膜，得到所述ZnGaNO‑聚合物自清洁杂化膜，其中，所述第一溶剂为聚合物的良溶剂，所述第二溶剂为聚合物的不良溶剂。本发明专利技术还涉及由上述方法获得的一种ZnGaNO‑聚合物自清洁杂化膜。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种ZnGaNO-聚合物自清洁杂化膜及其制备方法。
技术介绍
随着社会的不断发展，水资源匮乏和水污染日益严重的问题亟待解决。膜技术由于其高效、节能、环保等优点，成为21世纪最有发展潜力的高科技之一，已经被广泛用于许多领域，比如水处理、制药、生化等。然而，实际的长期生产使用中，膜不可避免地将受到污染，导致膜通量下降和使用寿命缩短，这是制约膜技术发展及应用的主要难题之一。人们研究并尝试了多种方法来改善膜的抗污染性能，其中往膜基体中引入光催化性纳米粒子获得了广泛的关注。所谓光催化性无机粒子可以在特定光源的照射下，逐步将吸附在膜上的污染物氧化最终生成二氧化碳和水等小分子，使膜具有自清洁性。最常见的光催化性无机粒子是二氧化钛(TiO2)粒子，但是需在紫外光照下才能发挥光催化作用，即紫外光催化活性，这给实际应用带来不便且增加了运行成本。
技术实现思路
本专利技术提供一种ZnGaNO-聚合物自清洁杂化膜及其制备方法，可有效解决上述问题。本专利技术提供一种相转化法制备ZnGaNO-聚合物自清洁杂化膜的方法，包括以下步骤：S1，将ZnGaNO粒子分散于第一溶剂中，超声分散均匀；S2，将聚合物溶解于第一溶剂中，再加入ZnGaNO粒子的分散液，搅拌并超声，得到铸膜液；S3，将配制好的铸膜液静置脱泡后，置于底物上，流动并扩展；S4，将涂有铸膜液的底物呈水平放置浸入第二溶剂中，相转化成膜，得到所述ZnGaNO-聚合物自清洁杂化膜，其中，所述第一溶剂为聚合物的良溶剂，所述第二溶剂为聚合物的不良溶剂。作为进一步改进的，所述聚合物包括聚砜、聚醚砜、聚苯醚、溴化聚苯醚、聚偏氟乙烯、醋酸纤维素、聚丙烯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚氯乙烯、聚丙烯腈或者其混合物。作为进一步改进的，所述第一溶剂为包括N、N－二甲基甲酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、四氢呋喃或其混合物，所述第二溶剂包括水、甲醇、乙醇或其混合物。作为进一步改进的，所述ZnGaNO粒子的直径为50-500nm，厚度为10-50nm。作为进一步改进的，在所述的铸膜液中，每3.0～10mL第一溶剂中溶解有1g所述聚合物。作为进一步改进的，在所述的铸膜液中，所述ZnGaNO粒子的含量为所述聚合物质量的0.01～10wt％。本专利技术还提供一种根据上述方法所获得的ZnGaNO-聚合物自清洁杂化膜，包括聚合物膜基底以及均匀分散于所述聚合物膜基底中的ZnGaNO粒子。本专利技术提供的所述ZnGaNO-聚合物自清洁杂化膜及其制备方法，具有以下优点：1、在相转化过程中，亲水性的ZnGaNO粒子易于向膜表层迁移，所形成的杂化膜中膜表层ZnGaNO粒子粒子含量较多，有利于与污染物的接触，提高抗污染性和自清洁能力；2、亲水性的ZnGaNO粒子促进了相转化过程中溶剂与非溶剂的交换，形成的膜孔变大，膜表面亲水性也增大，水渗透性增加；3、所述ZnGaNO-聚合物自清洁杂化膜，多为超滤膜，具有良好的亲水性、良好的分离性能和抗污染性能；在可见光光照下能够实现自清洁，并且具有良好的膜结构和性能的稳定性；4、本制备方法还具有操作简单，条件温和，生产成本低，具有广阔的生产和应用前景。附图说明图1是本专利技术制备ZnGaNO-聚合物自清洁杂化膜的流程图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部结构。请参照图1，本专利技术实施例提供一种相转化法制备ZnGaNO-聚合物自清洁杂化膜的方法，包括以下步骤：S1，将ZnGaNO粒子分散于第一溶剂中，超声分散均匀；S2，将聚合物溶解于第一溶剂中，再加入ZnGaNO粒子的分散液，搅拌并超声，得到铸膜液；S3，将配制好的铸膜液静置脱泡后，置于底物上，流动并扩展；S4，将涂有铸膜液的底物呈水平放置浸入第二溶剂中，相转化成膜，得到所述ZnGaNO-聚合物自清洁杂化膜，其中，所述第一溶剂为聚合物的良溶剂，所述第二溶剂为聚合物的不良溶剂。在步骤S1中，所述的第一溶剂为包括N、N－二甲基甲酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、四氢呋喃或其混合物。所述ZnGaNO粒子的直径为50-500nm，厚度为10-50nm。优选的，所述ZnGaNO粒子的直径为100-300nm，厚度为20-30nm。在步骤S2中，所述聚合物包括聚砜、聚醚砜、聚苯醚、溴化聚苯醚、聚偏氟乙烯、醋酸纤维素、聚丙烯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚氯乙烯、聚丙烯腈或者其混合物。优选的，在所述的铸膜液中，每3.0～10mL第一溶剂中溶解有1g所述聚合物。另外，在所述的铸膜液中，所述ZnGaNO粒子的含量为所述聚合物质量的0.01～10wt％。优选的，所述ZnGaNO粒子的含量为所述聚合物质量的0.1～5wt％。在步骤S4中，所述第二溶剂包括水、甲醇、乙醇或其混合物。优选为水。在相转化过程中，亲水性的ZnGaNO粒子易于向膜表层迁移，所形成的杂化膜中膜表层ZnGaNO粒子粒子含量较多。本专利技术实施例还提供一种根据上述方法所获得的ZnGaNO-聚合物自清洁杂化膜，包括聚合物膜基底以及均匀分散于所述聚合物膜基底中的ZnGaNO粒子。所述聚合物膜基底表层上ZnGaNO粒子的含量大于所述聚合物膜内部中ZnGaNO粒子的含量。实施例1将0.005g、0.01gZnGaNO粒子分别分散于1.8mLN-甲基吡咯烷酮(NMP)中，将1g聚砜溶解于4mLNMP中；再将ZnGaNO分散液加入聚砜溶液中，搅拌，并进行超声处理，得到均匀铸膜液；将配制好的铸膜液静置脱泡后，用玻璃棒直接涂敷于洁净的玻璃板上；将玻璃板呈水平放置浸入30℃的水浴，制得的膜用大量清水冲洗以除去膜中残留的溶剂，并在水中保存。在操作压力为0.2MPa下，经测定，所得的ZnGaNO粒子的含量为0.5％、1％的ZnGaNO-聚砜杂化超滤膜的纯水通量分别为254L/m2h、356L/m2h(相同参数下制备的纯聚砜超滤膜的纯水通量仅为189L/m2h)，对浓度为0.5g/L的牛血清白蛋白水溶液的截留率保持在90％以上。由实施例1-2可知，在一定含量范围内，杂化膜的水渗透性随着ZnGaNO粒子的含量增加而逐渐增加。实施例2将0.01gZnGaNO粒子分散于1.8mLN-甲基吡咯烷酮(NMP)中，将1g聚砜溶解于4mLNMP中；再将ZnGaNO分散液加入聚砜溶液中，搅拌，并进行超声处理，得到均匀铸膜液；将配制好的铸膜液静置脱泡后，用玻璃棒直接涂敷于洁净的玻璃板上；将玻璃板呈水平放置浸入30℃的水浴，制得的膜用大量清水冲洗以除去膜中残留的溶剂，并在水中保存。在操作压力为0.2MPa下，经测定所得的含ZnGaNO-聚砜杂化超滤膜的纯水通量为356L/m2h。膜在经过甲基蓝污染后，纯水通量降为84L/m2h，在可见光灯源下照射30min后，膜表面吸附的甲基蓝基本降解，蓝色消失，纯水通量恢复率高达92％，自清洁效果好。且经过三次的污染自清洁过程后，膜性能依然保持良好。注意，上述仅为本专利技术的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本专利技术不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种相转化法制备ZnGaNO‑聚合物自清洁杂化膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，将ZnGaNO粒子分散于第一溶剂中，超声分散均匀；S2，将聚合物溶解于第一溶剂中，再加入ZnGaNO粒子的分散液，搅拌并超声，得到铸膜液；S3，将配制好的铸膜液静置脱泡后，置于底物上，流动并扩展；S4，将涂有铸膜液的底物呈水平放置浸入第二溶剂中，相转化成膜，得到所述ZnGaNO‑聚合物自清洁杂化膜，其中，所述第一溶剂为聚合物的良溶剂，所述第二溶剂为聚合物的不良溶剂。

【技术特征摘要】
1.一种相转化法制备ZnGaNO-聚合物自清洁杂化膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，将ZnGaNO粒子分散于第一溶剂中，超声分散均匀；S2，将聚合物溶解于第一溶剂中，再加入ZnGaNO粒子的分散液，搅拌并超声，得到铸膜液；S3，将配制好的铸膜液静置脱泡后，置于底物上，流动并扩展；S4，将涂有铸膜液的底物呈水平放置浸入第二溶剂中，相转化成膜，得到所述ZnGaNO-聚合物自清洁杂化膜，其中，所述第一溶剂为聚合物的良溶剂，所述第二溶剂为聚合物的不良溶剂。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚合物包括聚砜、聚醚砜、聚苯醚、溴化聚苯醚、聚偏氟乙烯、醋酸纤维素、聚丙烯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚氯乙烯、聚丙烯腈或者其混合物。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的第一溶剂为包括N、N－二甲基甲酰胺、N-甲基-...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴慧青，胡艳玲，刘跃军，曾达聪，郑贤庭，毛龙，
申请(专利权)人：厦门理工学院，
类型：发明
国别省市：福建;35