MnO2纳米线改性PVDF膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种MnO2纳米线改性PVDF膜及其制备方法和应用，属于膜法水处理技术领域。通过将MnO2纳米线缓慢加入到壳聚糖溶液中，形成前驱体混合液，用PVDF膜过滤所述前驱体混合液，制备了一种MnO2纳米线改性PVDF膜。利用壳聚糖与MnO2纳米线和PVDF膜之间的静电作用及化学键链接作用，使得MnO2纳米线改性PVDF膜的稳定性大幅提高。所制备的MnO2纳米线改性PVDF膜在pH=7的去离子水、pH=3的HCl溶液和pH=11的NaOH溶液中浸泡7天和14天后，外观无明显变化，对甲基蓝截留率无明显变化。用MnO2纳米线改性PVDF膜处理甲基蓝溶液，经10次重复使用后截留率仍保持高的截留率，表明MnO2纳米线改性PVDF膜具有良好的重复使用性。上述性质表明，本发明专利技术所制备的MnO2纳米线改性PVDF膜有望被应用于工业废水的处理。于工业废水的处理。

【技术实现步骤摘要】
MnO2纳米线改性PVDF膜及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于膜法水处理
，特别涉及一种MnO2纳米线改性PVDF膜及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]PVDF膜是一种被广泛应用于水处理的膜材料，近年来因其具有较好的化学稳定性、热稳定性及极好的机械性能而得到科研人员的广泛关注。但因为其表面具有极强的疏水性，使得PVDF膜在实际使用过程中极易出现膜污染，影响PVDF膜的使用寿命。
[0003]使PVDF膜表面功能化使解决膜污染的主要手段之一，主要是在PVDF膜表面引入功能性基团，包括亲水性物质、聚电解质、纳米粒子和光催化剂等，使膜表面功能化，改性效果明显、可操作性强、使用耐久性好，正成为研究的热点，己有许多研究工作见诸报道
[0004]MnO2纳米线是一种性能优异的电化学材料，可被用于催化降解废水中有机污染物。研究希望将MnO2纳米线负载于PVDF膜表面，以获得MnO2纳米线改性的PVDF膜。但是，由于MnO2纳米线与PVDF膜结合性能差，采用真空过滤法将制备的MnO2纳米线负载于PVDF膜表面，制备的产品上的MnO2纳米线容易脱落，稳定性差。

技术实现思路

[0005]基于此，本专利技术提供一种MnO2纳米线改性PVDF膜的制备方法，以解决现有技术中存在的MnO2纳米线与PVDF膜结合性能差，产品稳定性差的技术问题。
[0006]本专利技术还提供一种MnO2纳米线改性PVDF膜在废水处理中的应用。
[0007]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：
[0008]一种MnO2纳米线改性PVDF膜的制备方法，包括以下步骤：
[0009]S01.获取MnO2纳米线；
[0010]S02.制备MnO2纳米线水分散液，备用；制备改性溶液，备用；其中，所述改性溶液包括壳聚糖溶液；
[0011]S03.将所述MnO2纳米线水分散液缓慢加入所述改性溶液中，充分混合，获得前驱体混合液；
[0012]S04.用PVDF膜过滤所述前驱体混合液，制备复合PVDF膜；
[0013]S05.将所述复合PVDF膜干燥，得到MnO2纳米线改性PVDF膜。
[0014]优选地，所述改性溶液中还包括氧化石墨水分散液，所述氧化石墨水分散液由氧化石墨分散于水中制备所得。
[0015]优选地，步骤S03中，将所述MnO2纳米线水分散液缓慢加入所述改性溶液中，使得所述前驱体溶液中，MnO2纳米线与壳聚糖的质量比为(1
‑
3):3。
[0016]优选地，步骤S03中，将所述MnO2纳米线水分散液缓慢加入所述改性溶液中，使得所述前驱体溶液中，MnO2纳米线、氧化石墨、壳聚糖的质量比为(1
‑
3):3:0.1。
[0017]优选地，步骤S03中，将所述MnO2纳米线水分散液缓慢加入所述改性溶液中，使得
所述前驱体溶液中，MnO2纳米线、壳聚糖及氧化石墨的质量比为3:3:0.1。
[0018]优选地，步骤S04中，用PVDF膜过滤所述前驱体混合液时，保持所述PVDF膜两侧具有5KPa
‑
20KPa的压力差。
[0019]优选地，步骤S01中，所述“获取MnO2纳米线”包括以下步骤：
[0020]将KMnO4粉末，溶解于醋酸溶液中，加热至预设温度下，保温反应，反应结束，得到反应液；
[0021]所述反应液经过滤后，滤饼经至少一次洗涤，得到湿MnO2纳米线；
[0022]所述湿MnO2纳米线经干燥后，制备MnO2纳米线。
[0023]一种MnO2纳米线改性PVDF膜，由如上所述的MnO2纳米线改性PVDF膜的制备方法制备所得。
[0024]一种如上所述的MnO2纳米线改性PVDF膜在水处理中的应用。
[0025]与现有技术相比，本专利技术至少具有以下优点：
[0026]本专利技术通过将MnO2纳米线缓慢加入到壳聚糖溶液中，形成前驱体混合液，用PVDF膜过滤所述前驱体混合液，制备了一种MnO2纳米线改性PVDF膜。利用壳聚糖与MnO2纳米线和PVDF膜之间的静电作用及化学键链接作用，使得MnO2纳米线改性PVDF膜的稳定性大幅提高。实验表明，所制备的MnO2纳米线改性PVDF膜在pH＝7的去离子水、pH＝3的HCl溶液和pH＝11的NaOH溶液中浸泡7天和14天后，外观无明显变化，对甲基蓝截留率无明显变化。用MnO2纳米线改性PVDF膜处理甲基蓝溶液，经10次重复使用后截留率仍保持高的截留率，表明MnO2纳米线改性PVDF膜具有良好的重复使用性。上述性质表明，本专利技术所制备的MnO2纳米线改性PVDF膜有望被应用于工业废水的处理。
附图说明
[0027]图1为实施例一中所制备的MnO2纳米线改性PVDF膜在不同pH值的溶液中浸泡7天和14天后，对甲基蓝的截留效果。
[0028]图2为实施例二中所制备的MnO2纳米线改性PVDF膜在不同pH值的溶液中浸泡7天和14天后，对甲基蓝的截留效果。
[0029]图3为实施例二中所制备的MnO2纳米线改性PVDF膜的实物图照片和SEM照片。
[0030]图4为实施例二中所制备的MnO2纳米线改性PVDF膜的水接触角。
[0031]图5为实施例二中所制备的MnO2纳米线改性PVDF膜对不同浓度甲基蓝的通量和截留率。
[0032]图6为实施例二中所制备的MnO2纳米线改性PVDF膜对甲基蓝截留率的重复性测试折线图。
[0033]图7为一实施例中制备五种不同的复合膜的纯水通量柱状图。
[0034]图8为一实施例中制备五种不同的复合膜对甲基蓝溶液的通量和截留率柱状图。
具体实施方式
[0035]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。以下将结合本专利技术实施例，对本专利技术的技术方案做进一步描述，本专利技术不仅限于以下具体实施方式。
[0036]在本专利技术的一个具体实施方式中，一种MnO2纳米线改性PVDF膜的制备方法，包括以下步骤：
[0037]S01.获取MnO2纳米线；
[0038]S02.制备MnO2纳米线水分散液，备用；制备改性溶液，备用；其中，所述改性溶液包括壳聚糖溶液；
[0039]S03.将所述MnO2纳米线水分散液缓慢加入所述改性溶液中，充分混合，获得前驱体混合液；
[0040]S04.用PVDF膜过滤所述前驱体混合液，制备复合PVDF膜；
[0041]S05.将所述复合PVDF膜干燥，得到MnO2纳米线改性PVDF膜。
[0042]在其中一种具体实施例中，步骤S01中，获取MnO2纳米线的方法包括以下步骤：
[0043]将KMnO4粉末，溶解于醋酸溶液中，加热至预设温度下，保温反应，反应结束，得到反应液；
[0044]所述反应液经过滤后，滤饼经至少一次洗涤，得到湿MnO2纳米线；
[0045]所述湿MnO2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种MnO2纳米线改性PVDF膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S01.获取MnO2纳米线；S02.制备MnO2纳米线水分散液，备用；制备改性溶液，备用；其中，所述改性溶液包括壳聚糖溶液；S03.将所述MnO2纳米线水分散液缓慢加入所述改性溶液中，充分混合，获得前驱体混合液；S04.用PVDF膜过滤所述前驱体混合液，制备复合PVDF膜；S05.将所述复合PVDF膜干燥，得到MnO2纳米线改性PVDF膜。2.如权利要求1所述的MnO2纳米线改性PVDF膜的制备方法，其特征在于，所述改性溶液中还包括氧化石墨水分散液，所述氧化石墨水分散液由氧化石墨分散于水中制备所得。3.如权利要求1所述的MnO2纳米线改性PVDF膜的制备方法，其特征在于，步骤S03中，将所述MnO2纳米线水分散液缓慢加入所述改性溶液中，使得所述前驱体溶液中，MnO2纳米线与壳聚糖的质量比为(1
‑
3):3。4.如权利要求2所述的MnO2纳米线改性PVDF膜的制备方法，其特征在于，，步骤S03中，将所述MnO2纳米线水分散液缓慢加入所述改性溶液中，使得所述前驱体溶液中，MnO2纳米线、氧化石墨、壳聚糖的质量比为(1
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【专利技术属性】
技术研发人员：刘潇，周子航，王璐，王鹏，李蓉，王自枭，田泽江，罗康，
申请(专利权)人：北方民族大学，
类型：发明
国别省市：