具有吸附重金属和有机污染物功能的聚合物膜及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种具有吸附重金属和有机污染物功能的聚合物膜及制备方法，包括基底膜，所述基底膜为滤膜；环糊精‑多酚功能复合层，所述环糊精‑多酚功能复合层设于所述基底膜的表面，所述环糊精‑多酚功能复合层形成为与水体中的污染物芳香胺类和酚类、重金属离子的主客体进行相互作用和络合作用以吸附重金属和有机污染物的复合层。该聚合物膜具有吸附重金属、有机染料、酚类污染物等优异性能，该聚合物膜的制备方法具有方法简便快捷，普适性强，对于基底膜基材的限制少，对基底膜材料结构损伤小等优点。

Polymer membrane with function of adsorbing heavy metals and organic pollutants and preparation method thereof

The invention discloses a polymer membrane with the function of adsorbing heavy metals and organic pollutants and a preparation method thereof, including a base membrane, which is a filter membrane, a cyclodextrin polyphenol functional composite layer, which is arranged on the surface of the base membrane and the cyclodextrin polyphenol functional composite layer. It is a composite layer for adsorbing heavy metals and organic pollutants by interaction and complexation with aromatic amines, phenols and heavy metal ions in water. The polymer membrane has excellent properties of adsorbing heavy metals, organic dyes, phenols and other pollutants. The preparation method of the polymer membrane is simple, rapid, universal, less restriction on the substrate material and less damage to the structure of the substrate material.

【技术实现步骤摘要】
具有吸附重金属和有机污染物功能的聚合物膜及制备方法
本专利技术涉及高分子材料
，具体涉及一种具有吸附重金属和有机污染物功能的聚合物膜以及该聚合物膜的制备方法，尤其涉及一种具有吸附重金属、有机染料和酚类污染物等优异性能的环糊精功能化聚合物膜及其制备方法。
技术介绍
随着人类经济发展和城市现代化进程的加速，水污染问题诸如农业废水污染和工业废水污染等日趋严峻，严重威胁到人类健康和可持续发展。目前，吸附法因其简便快捷、效果优异等特点，被认为是去除水中污染物以及净化水体的主要方法。但是，一般的吸附剂很难同时满足吸附能力强、吸附平衡浓度低、容易再生、来源广、价格低廉等要求。因此，研发新型水处理材料，用于进一步去除水中的有机污染物和重金属离子，解决水资源污染是我国经济发展的迫切需求。环糊精是由淀粉在环糊精转移酶的作用下经生物转化而产生的一类环状低聚糖，来源广、价格便宜且无毒副作用。环糊精分子结构最显著的特点是具有一个一定尺寸的立体手性空腔，具有空腔外亲水，空腔内疏水特性，其疏水空腔可以和很多有机污染物形成复合物，从而吸附有机物。此外环糊精外侧丰富的氧原子可以和重金属离子通过螯合作用形成配合物。这些性能都与环糊精空腔与金属离子、有机污染物的结构和性质的契合度相关，因而具有一定的立体选择和识别性能，环糊精由于对一些重金属离子、有机污染物的优异吸附能力和选择性，因此被认为是一种十分优异的水处理材料，受到环保工作者的极大重视。由于环糊精水溶性好，回收比较困难，因此将环糊精固载到一些天然或合成的载体上是一种行之有效的方法。膜技术作为一种新型分离技术，具有便于连续操作、分离效率高、能耗低、不污染环境、过程简单易放大且便于与其他技术集成的优点，是如今水处理技术的重要手段之一。但目前微滤、超滤、反渗透等膜分离过程主要依靠膜孔径大小进行物理筛分，分离选择性较差。因此，将环糊精固载到膜表面，开发新型膜材料，过滤的同时吸附重金属、有机染料等污染物具有重要意义。现有技术在聚合物膜表面或者其他材料表面改性固载环糊精的方法，步骤繁琐，普适性不强，对材料的选择有一定的限制，需要材料本体含有活性基团，否则需对材料本体进行化学活化引入的相应的活性基团。例如，相关技术中公开了一种制备方法，首先制备醛基化β-环糊精，然后再利用醛基化的β-环糊精和带有活性羟基或氨基的高分子聚合物进行化学反应，从而制备β-环糊精接枝高分子聚合物；有些制备方法需要强氧化剂首先对聚偏氟乙烯超滤膜进行羟基活化，具有步骤繁琐，耗时长，需要对膜材料进行化学活化等问题。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种具有吸附重金属和有机污染物功能的聚合物膜，具有吸附重金属、有机染料、酚类污染物等优异性能。本专利技术还提出一种具有吸附重金属和有机污染物功能的聚合物膜的制备方法，具有方法简便快捷，普适性强，对于基底膜基材的限制少，对基底膜材料结构损伤小等优点。根据本专利技术第一方面实施例的具有吸附重金属和有机污染物功能的聚合物膜，包括：基底膜，所述基底膜为滤膜；环糊精-多酚功能复合层，所述环糊精-多酚功能复合层设于所述基底膜的表面，所述环糊精-多酚功能复合层形成为与水体中的污染物芳香胺类和酚类、重金属离子的主客体进行相互作用和络合作用以吸附重金属和有机污染物的复合层。根据本专利技术实施例的具有吸附重金属和有机污染物功能的聚合物膜，通过将环糊精-多酚功能层设在基底膜的表面，不仅能够利用多酚沉积氧化后的氧化层作为粘合剂连接环糊精，避免了经多次操作后环糊精从基底膜的多孔结构中流失，防止基底膜丧失选择性分离功能，同时，多酚类本身也有一定吸附重金属和染料分子有机物的作用，采用基底膜和环糊精-多酚功能复合层相结合的结构得到的聚合物膜，具有吸附重金属、有机染料、酚类污染物等优异性能，可以广泛应用于饮用水深度净化、工业污水、染料废水、农业废水等技术处理领域。根据本专利技术的一个实施例，所述基底膜形成为中空膜或平板膜。根据本专利技术的一个实施例，所述基底膜形成为聚偏氟乙烯膜、聚砜膜、聚醚砜膜、聚氯乙烯膜、聚丙烯腈膜、聚醚醚酮膜、聚醚酰亚胺膜、醋酸纤维素膜中的一种或两种以上任意配比的混合物膜。根据本专利技术的一个实施例，所述重金属和有机污染物为Pb2+、Cd2+、Ni2+、甲基蓝和苯酚中的至少一种。根据本专利技术第二方面实施例的具有吸附重金属和有机污染物功能的聚合物膜的制备方法，所述环糊精以共沉积方式或后化学反应改性方式固载至所述基底膜表面。根据本专利技术的一个实施例，所述共沉积方式包括：S1、将所述基底膜放在乙醇中预浸润，在所述基底膜的表面及孔道充分润湿后除去所述基底膜表面的乙醇；S2、将预浸润的所述基底膜置于包括所述多酚和所述环糊精的Tris缓冲液中，震荡反应后取出，清洗去除所述基底膜表面吸附的所述多酚和所述环糊精，烘干后制得所述具有吸附重金属和有机污染物功能的所述聚合物膜。根据本专利技术的一个实施例，所述环糊精以后化学反应改性方式固载至所述基底膜表面，所述后化学反应改性方式包括：S1’、将所述基底膜放在乙醇中预浸润，在所述基底膜的表面及孔道充分润湿后除去所述基底膜表面的乙醇；S2’、将预浸润的所述基底膜置于所述多酚的Tris缓冲液中反应后取出，放入所述环糊精的Tris缓冲液中继续反应，清洗去除所述基底膜表面吸附的所述多酚和所述环糊精，烘干后制得所述具有吸附重金属和有机污染物的所述聚合物膜。根据本专利技术的一个实施例，所述环糊精为含氨基或巯基的环糊精类衍生物，包括氨基环糊精、乙二胺环糊精和巯基环糊精中的至少一种。根据本专利技术的一个实施例，所述多酚为可沉积的多酚类物质，包括单宁酸、邻苯二酚和邻苯三酚中的至少一种。根据本专利技术的一个实施例，所述多酚与所述环糊精的浓度为2mg/mL～10mg/mL，所述多酚与所述环糊精的质量比为5:1～1:5。根据本专利技术的一个实施例，所述基底膜在乙醇中预浸润的时间范围为5min～30min；在纯水中漂洗时间范围为8h～24h。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是根据本专利技术一个实施例的具有吸附重金属和有机污染物功能的聚合物膜的制备方法的流程示意图；图2是根据本专利技术又一个实施例的具有吸附重金属和有机污染物功能的聚合物膜的制备方法的流程示意图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有吸附重金属和有机污染物功能的聚合物膜，其特征在于，包括：基底膜，所述基底膜为滤膜；环糊精‑多酚功能复合层，所述环糊精‑多酚功能复合层设于所述基底膜的表面，所述环糊精‑多酚功能复合层形成为与水体中的污染物芳香胺类和酚类、重金属离子的主客体进行相互作用和络合作用以吸附重金属和有机污染物的复合层。

【技术特征摘要】
1.一种具有吸附重金属和有机污染物功能的聚合物膜，其特征在于，包括：基底膜，所述基底膜为滤膜；环糊精-多酚功能复合层，所述环糊精-多酚功能复合层设于所述基底膜的表面，所述环糊精-多酚功能复合层形成为与水体中的污染物芳香胺类和酚类、重金属离子的主客体进行相互作用和络合作用以吸附重金属和有机污染物的复合层。2.根据权利要求1所述的具有吸附重金属和有机污染物功能的聚合物膜，其特征在于，所述基底膜形成为中空膜或平板膜。3.根据权利要求1所述的具有吸附重金属和有机污染物功能的聚合物膜，其特征在于，所述基底膜形成为聚偏氟乙烯膜、聚砜膜、聚醚砜膜、聚氯乙烯膜、聚丙烯腈膜、聚醚醚酮膜、聚醚酰亚胺膜、醋酸纤维素膜中的一种或两种以上任意配比的混合物膜。4.根据权利要求1所述的具有吸附重金属和有机污染物功能的聚合物膜，其特征在于，所述重金属和有机污染物为Pb2+、Cd2+、Ni2+、甲基蓝和苯酚中的至少一种。5.一种根据权利要求1-4中任一项所述的具有吸附重金属和有机污染物功能的聚合物膜的制备方法，其特征在于，所述环糊精以共沉积方式或后化学反应改性方式固载至所述基底膜表面。6.根据权利要求5所述的具有吸附重金属和有机污染物功能的聚合物膜的制备方法，其特征在于，所述共沉积方式包括：S1、将所述基底膜放在乙醇中预浸润，在所述基底膜的表面及孔道充分润湿后除去所述基底膜表面的乙醇；S2、将预浸润的所述基底膜置于包括所述多酚和所述环糊精的Tris缓冲液中，震荡反应后取出，清洗去除所述基底膜表面吸附的所述多酚和所述环...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄小军，黄赋，张清程，
申请(专利权)人：南京佳乐净膜科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32