一种用于水处理的POMs改性膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种用于水处理的POMs改性膜及其制备方法和应用，属于水处理材料技术领域。该POMs改性膜的制备方法为：将聚丙烯腈膜在去离子水中浸泡处理；然后在浓度为10~100g/L的PMo

【技术实现步骤摘要】
一种用于水处理的POMs改性膜及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于水处理材料
，具体涉及一种用于水处理的POMs改性膜及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着人口不断增长，工业化进程加快，全球水危机威胁到人类健康和社会可持续性发展。膜分离技术作为一种绿色和节能的水处理技术，已广泛应用于可持续清洁水的生产中。尽管膜分离技术已经取得了长足的发展，但由于膜渗透性和选择性之间的平衡效应，实现其两者的同步提升是一个挑战。此外，在分离过程中，聚合物膜易遭受水中有机物和微生物的污染，这会导致运行成本的提高和膜寿命的降低。
[0003]在膜选择层中引入纳米材料，是一种颇具开发潜质的改性方法。不同尺度的无机纳米材料如量子点、纳米管/线、纳米片和纳米立方体/球被巧妙地设计并引入到膜基质中。引入的纳米材料显著提高了膜的亲水性、电负性和内部自由体积，有利于膜分离性能的提高。然而，由于这些无机纳米材料与聚合物膜基体之间相容性较弱且缺乏稳定的键合作用，导致引入的纳米材料易于流失。虽然金属有机骨架、共价有机骨架和多孔有机聚合物等新兴纳米材料与高分子膜相容性较好，但其固有的固体结构会占据膜的自由空间，造成膜孔堵塞。此外，被污染的复合膜需在酸性、碱性和强氧化环境下进行化学清洗，而大多数纳米材料难以稳定存在于这些苛刻的环境中。因此，寻求一种性能更佳和适应性更强的材料改性以实现膜改性是一个重要的研究课题。

技术实现思路

[0004]解决的技术问题：针对上述技术问题，本专利技术提供了一种用于水处理的POMs改性膜及其制备方法和应用，解决了传统聚合物膜面临的渗透性与选择性平衡和耐污染性差等问题，为高性能分离膜的改性提供了一种设计方案。
[0005]技术方案：一种用于水处理的POMs改性膜的制备方法，包括步骤如下：步骤1、将聚丙烯腈膜在去离子水中浸泡处理；步骤2、将步骤1处理后的聚丙烯腈膜在浓度为10~100 g/L的PMo
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溶液中浸泡处理得到所述POMs改性膜，处理温度为35~65℃，PMo
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溶液的pH为1.5~2.0；步骤3、清洗步骤2处理得到的POMs改性膜。
[0006]优选的，所述步骤1中处理时间为5 h。
[0007]优选的，所述步骤2中处理时间为5~15 min。
[0008]优选的，所述步骤2中处理时间为10 min。
[0009]优选的，所述步骤2中处理温度为45℃。
[0010]优选的，所述步骤3中通过去离子水清洗。
[0011]由上述方法制得的POMs改性膜。
[0012]所述POMs改性膜在水处理中的应用。
[0013]有益效果：本专利技术的POMs改性膜在渗透性、选择性、抗污性和化学稳定性四个方面均得良好效果。其原理可能为：POMs是由过渡金属（主要是Mo、W和V）氧化物组成的金属簇，与常见的纳米材料不同，无机POMs易溶于水，这为其在膜基体上的均匀分散提供了可能性。此外，由于固有的含氧特性，可溶性的POMs具有很强的亲水性和电负性，而这两种特性对膜的分离性能具有良好的促进作用。同时，POMs作为一种极具发展前景的灭菌和抗病毒药物，将POMs引入膜基体中有助于提高膜的抗生物污染能力。POMs还具有良好的配位能力，这有利于其通过共价键组装至膜基体来对膜进行修饰。
[0014]本专利技术工艺简单高效，制备的POMs改性膜对环境友好，具有规模化应用的潜力。
附图说明
[0015]图1是本专利技术中不同温度条件下PMo
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修饰PAN膜的扫描电镜图（SEM）；图2是本专利技术中不同温度条件下PMo
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修饰PAN膜的对比照片；图3是本专利技术中改性膜上PMo
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的负载量图；图4是本专利技术中PAN
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45P膜的mapping图；图5是本专利技术中不同温度条件下PMo
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修饰PAN膜的原子力显微镜图（AFM）；图6是本专利技术中不同温度条件下PMo
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修饰PAN膜的X射线光电子能谱图（XPS）；图7是本专利技术中不同温度条件下PMo
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修饰PAN膜的热重分析图（TG）；图8是本专利技术中不同温度条件下PMo
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修饰PAN膜的红外谱图（FTIR）；图9是本专利技术中不同温度条件下PMo
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修饰PAN膜的zeta电位图；图10是本专利技术中不同温度条件下PMo
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修饰PAN膜的切割分子量图（MWCOs）；图11是本专利技术中不同温度条件下PMo
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修饰PAN膜的水接触角图（WCA）；图12是本专利技术中POMs改性膜分离性能测试结果图；图13是本专利技术中商用PAN膜在不同温度水中浸泡处理后的分离性能测试图；图14是本专利技术中商用PAN膜在不同温度HCl溶液(pH = 1.77)中浸泡处理后的分离性能测试图；图15是本专利技术中POMs改性膜在pH = 1.77的PMo
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溶液中浸泡不同时间后的分离性能测试图；图16是本专利技术中PAN膜和PAN
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45P膜在BSA中的动态抗有机污染性能测试图；图17是本专利技术中PAN膜和PAN
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45P膜在HA中的动态抗有机污染性能测试图；图18是本专利技术中PAN膜和PAN
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45P膜在BSA和HA中的动态抗有机污染性能对比图；图19是本专利技术中PAN膜和PAN
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45P膜的静态抗有机污染性能测试图；图20是本专利技术中PAN
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45P膜的稳定性测试图；图21是本专利技术中PAN
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45P膜在NaOH、HCl和H2O2溶液中处理前后的分离性能比较图；图22是PAN
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45P膜中PMo
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的浸出风险测试图；图23是本专利技术中PAN膜和PAN
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45P膜的抗生物污染性能测试图。
具体实施方式
[0016]下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步描述。
[0017]实施例1
一种用于水处理的POMs改性膜的制备方法：将商用PAN膜洗净，并在去离子水中浸泡过夜以去除杂质。将膜放入35、45、55和65℃的20 g/L PMo
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溶液（pH=1.77）中，并浸泡10 min，所得的膜分别记为PAN
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35P、PAN
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45P、PAN
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55P和PAN
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65P。最后，用去离子水清洗膜。
[0018]对比例1制备对照膜1：将商用PAN膜洗净，并在去离子水中浸泡过夜以去除杂质。将膜分别浸泡在35、45、55和65℃的去离子水中。所得的膜分别记为PAN
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35W、PAN
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45W、PAN
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55W、PAN
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65W。
[0019]对比例2制备对照膜2：将商用PAN膜洗净本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于水处理的POMs改性膜的制备方法，其特征在于，包括步骤如下：步骤1、将聚丙烯腈膜在去离子水中浸泡处理；步骤2、将步骤1处理后的聚丙烯腈膜在浓度为10~100 g/L的磷钼酸PMo
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溶液中浸泡处理得到所述POMs改性膜，处理温度为35~65℃，PMo
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溶液的pH为1.5~2.0；步骤3、清洗步骤2处理得到的POMs改性膜。2.根据权利要求1所述的一种用于水处理的POMs改性膜的制备方法，其特征在于，所述步骤1中处理时间为12 h。3.根据权利要求1所述的一种用于水处...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖志鹏，吴雨薇，欧昌进，秦娟，石健，袁素涓，
申请(专利权)人：南通大学，
类型：发明
国别省市：