一种聚吡咯导电膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于水处理膜技术领域，尤其涉及一种导电膜及其制备方法和应用。该制备方法包括如下步骤：将待处理膜片至于0.5～3mol/L的氯化铁溶液中，取出擦干表面多余的溶液后，置于1mL吡咯液体在负压为

【技术实现步骤摘要】
一种聚吡咯导电膜及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于水处理膜
，尤其涉及一种聚吡咯导电膜及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]目前，导电复合材料应用广泛，而导电滤膜作为一种特殊的导电复合材料，广泛应用于水处理
现有导电滤膜制备方法较多，例如，可对制膜原料进行改性，使得成膜具有导电性，但该方法工艺复杂，成本高。还可利用涂覆、接枝等手段将导电物质负载于膜表面，该法虽能够达到导电效果，但过程中易引起不同程度的膜孔堵塞，导致膜通量下降，降低导电滤膜的综合性能。
[0003]研究人员曾在膜表面负载聚吡咯提高膜的导电性，如CN108744989A公开了一种高通量聚吡咯掺杂高聚物导电超滤膜制备方法，将高聚物前体物、吡咯单体、氧化剂反应制成铸膜液后，刮制出平板膜，再将平板膜浸入去离子水中，通过相转化方式得到导电超滤膜，但该膜截留后通量恢复率最高仅可达70％左右。

技术实现思路

[0004]本专利技术提出一种聚吡咯导电膜及其制备方法和应用，综合考虑膜制备工艺的影响因素，提出的制备方法可使得聚吡咯导电膜具有导电性的同时赋予其高膜通量。
[0005]本专利技术提出一种聚吡咯导电膜的制备方法，包括如下步骤：
[0006]将待处理膜片至于0.5～3mol/L的氯化铁溶液中，取出擦干表面多余的溶液后，置于1mL吡咯液体在负压为
‑
70kPa～
‑
95kPa时形成的蒸汽中，进行聚合反应，5～30min后，得到负载聚吡咯的导电膜。
[0007]进一步地，氯化铁溶液的浓度为1mol/L，聚合反应的时间为30min，置于1mL吡咯液体在负压为
‑
95kPa时形成的蒸汽中。
[0008]进一步地，聚合反应的温度为0～25℃。
[0009]进一步地，所述待处理膜片为非导电膜片。
[0010]本专利技术还提出上述任一所述的制备方法制备得到的聚吡咯导电膜。
[0011]本专利技术还提出上述任一聚吡咯导电膜在催化氧化过硫酸盐降解污染物中的应用。
[0012]进一步地，将导电膜作为阴极板，与电源负极相连，阳极板与电源正极相连；
[0013]导电膜膜上采用错流过滤或死端过滤的方式进行过滤，在电压的作用下，导电膜表面发生电化学反应，实现催化氧化过硫酸盐降解污染物。
[0014]进一步地，所述过硫酸盐包括过硫酸铵，过硫酸钠，过硫酸钾，过一硫酸氢钾。
[0015]进一步地，所述阳极板为钛板；所述阳极板与导电膜平行设置；
[0016]所述电压为0～10V。
[0017]本专利技术还提出上述任一导电膜在催化氧化溶解氧降解污染物中的应用。
[0018]本专利技术具有以下优势：
[0019](1)本专利技术提出的聚吡咯导电膜的制备方法，采用气相聚合法，综合考虑膜制备工艺的影响因素，实现聚吡咯精确调控，所得膜具有导电性的同时，具有较大的膜通量，最高可达2766.55L m
‑2h
‑1bar
‑1。
[0020](2)本专利技术首次提出聚吡咯导电膜可有效催化氧化过硫酸盐降解污染物，为溶液中污染物的去除提供了新思路。
附图说明
[0021]构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0022]图1为本专利技术实施例中导电膜进行催化氧化过硫酸盐降解污染物示意图。
[0023]图2为本专利技术实施例2
‑
1和对比例2
‑
1、对比例2
‑
2中降解罗丹明的效果对比图。
[0024]图3(a)本专利技术试验例3中不同催化条件下自由基的电子自旋共振图谱；图3(b)为本专利技术实施例不同状态聚吡咯的拉曼图谱。
具体实施方式
[0025]需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0026]膜通量和导电性是评价导电滤膜性能的重量指标。在膜表面负载聚吡咯，需要权衡膜导电性与通量之间的关系，当负载过量时，膜通量严重下降；当负载过低时，导电性欠佳。
[0027]本申请专利技术人研究发现，原料浓度、反应压力及反应时间对控制膜片表面聚吡咯的负载具有重要影响，使膜片具有优异导电性的同时不影响膜通量。
[0028]本专利技术一实施例提出一种导电膜的制备方法，包括如下步骤：
[0029]将待处理膜片至于0.5～3mol/L的氯化铁溶液中，取出擦干表面多余的溶液后，置于1mL吡咯液体在负压为
‑
70kPa～
‑
95kPa时形成的蒸汽中，进行聚合反应，5～30min后，得到负载聚吡咯的导电膜。
[0030]本专利技术实施例中，采用气相聚合法，实现聚吡咯精确调控。首先，在膜表面涂覆氯化铁溶液，待水分挥发后，氯化铁保留于膜表面。然后，将附着氯化铁的膜置于吡咯蒸汽中进行聚合反应，通过控制反应时间控制最终负载量，通过控制负压的高低、氯化铁溶液的浓度控制吡咯单体从液相转换为气相以及扩散到膜表面与氯化铁发生聚合反应的快慢。该聚合过程越缓慢，则越容易调控反应进程，从而实现聚吡咯精确负载。该方法可以实现膜表面具有导电性，同时保证最大膜通量，最高可达91％。
[0031]优选的，氯化铁溶液的浓度为1mol/L，聚合反应的时间为30min，置于1mL吡咯液体在负压为
‑
95kPa时形成的蒸汽中。本申请专利技术人通过大量实验探究工艺条件对膜导电性及通量的影响，发现该条件下，可以实现膜表面具有导电性，同时保证最大膜通量。
[0032]进一步地，聚合反应的温度为0～25℃。该温度下可以实现适宜的反应速率，从而使得膜表面的聚吡咯逐渐负载于膜片表面。
[0033]本专利技术一实施例还提出一种利用上述方法制备得到的聚吡咯导电膜。该导电膜具有优异导电性的同时膜通量较高。
[0056]同实施例1
‑
1，不同之处在于，进行聚合反应30min。
[0057]实施例1
‑4[0058]同实施例1
‑
3，不同之处在于，采用0.5mol/L的氯化铁溶液。
[0059]实施例1
‑5[0060]同实施例1
‑
3，不同之处在于，采用2mol/L的氯化铁溶液。
[0061]实施例1
‑6[0062]同实施例1
‑
3，不同之处在于，置于1mL吡咯液体在负压为
‑
40kPa时形成的蒸汽中。
[0063]实施例1
‑7[0064]同实施例1
‑
3，不同之处在于，置于1mL吡咯液体在负压为
‑
70kPa时形成的蒸汽中。
[0065]实施例2
‑
1一种利用聚吡咯导电膜催化氧化过硫酸盐降解污染物罗丹明(RhB)的方法，包括如下步骤：
[0066]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚吡咯导电膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将待处理膜片至于0.5～3mol/L的氯化铁溶液中，取出擦干表面多余的溶液后，置于1mL吡咯液体在负压为
‑
70kPa～
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95kPa时形成的蒸汽中，进行聚合反应，5～30min后，得到负载聚吡咯的导电膜。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，氯化铁溶液的浓度为1mol/L，聚合反应的时间为30min，置于1mL吡咯液体在负压为
‑
95kPa时形成的蒸汽中。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，聚合反应的温度为0～25℃。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述待处理膜片为非导电...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙境求，胡承志，马百文，戚菁，曲久辉，
申请(专利权)人：中国科学院生态环境研究中心，
类型：发明
国别省市：