一种MXene-PANI协同的污水处理复合膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种Mxene

【技术实现步骤摘要】
一种Mxene
‑
PANI协同的污水处理复合膜及其制备方法


[0001]本专利技术涉及分离膜改性
，具体涉及一种Mxene
‑
PANI协同的污水处理复合膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]如今，城市化、人口增长以及农业和工业活动导致释放到环境中的污染物数量急剧增加，我们面临着严重的水污染和淡水资源短缺的全球环境问题。因此，全球都在努力开发强大的技术，以有效去除空气和水中的污染物。膜分离技术被认为是解决这些问题的实际应用中可行的。
[0003]采用膜技术，可以实现高效的污水分离，保持水质，也因分离膜可重复利用等优势而备受关注。然而，膜污染方面一直是膜工艺领域的常见问题，特别是在工业过程中，膜污染或浓差极化会导致膜通量下降从而缩短膜的使用寿命。随着纳米技术的发展，以纳米材料作为吸附剂、催化剂以及分离膜处理含有污染物的废水，具有经济可行、高效的水净化特点。
[0004]因此，如何提供一种透水复合膜，使其有更优异的分离和渗透性能以及耐污染的优点，使分离膜清洗简单，恢复率高，使用寿命长，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]为此，本专利技术提供一种Mxene
‑
PANI协同的污水处理复合膜及其制备方法，以解决现有技术中由于膜污染或浓差极化而导致的膜通量下降从而缩短膜的使用寿命的问题。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]根据本专利技术的第一方面，提供了一种Mxene
‑
PANI协同的污水处理复合膜，包括基体和沉积形成于所述基体内的污水处理填料；
[0008]其中，所述污水处理填料是MXene粉末和PANI粉末的混合填料。
[0009]进一步地，所述MXene粉末和PANI粉末的质量比例为1:25。
[0010]进一步地，所述基体为含有聚醚砜的复合膜。
[0011]根据本专利技术的第二方面，提供了一种Mxene
‑
PANI协同的污水处理复合膜的制备方法，包括以下步骤：
[0012]S1：将Ti3AlC2与氢氟酸和氟化锂反应，通过离心机用蒸馏水洗涤反应溶液，最后使反应溶液在pH＞6的条件下收集上层清液，上层清液即为MXene溶液，再通过真空冷冻干燥机收集MXene粉末；
[0013]S2：将聚苯胺与过硫酸铵和浓盐酸反应，静置12h后通过抽滤装置收集PANI粉末并放入烘箱干燥；
[0014]S3：将MXene粉末和PANI粉末加入到有机溶剂中并在水浴超声中分散均匀，再向其中加入聚醚砜和添加剂进行机械搅拌，最后在70℃下加热搅拌6h形成均匀的铸膜液；
[0015]S4：将铸膜液放在真空烘箱中进行真空脱泡，用刮膜棒刮膜并将其放到凝固浴中
进行相转化成膜得到污水处理复合膜；
[0016]S5：将所制得的污水处理复合膜放入污水处理池中，分析污水处理复合膜的抗污染性能。
[0017]进一步地，所述MXene粉末的制备方法还包括原位氢氟酸刻蚀法、碱溶液刻蚀法和直接氢氟酸法，所述原位氢氟酸刻蚀法利用氟化锂与盐酸混合液或含氟酸性溶液刻蚀MAX相合成Mxene；所述碱溶液刻蚀法在加热条件下利用碱性溶液刻蚀MAX相合成Mxene；所述直接氢氟酸法利用氢氟酸刻蚀MAX相合成MXene。
[0018]进一步地，所述步骤S3中的添加剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇或聚甲基丙烯酸甲酯，其含量为1
‑
3％；有机溶剂为N,N
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二甲基乙酰胺、N,N
‑
二甲基甲酰胺、N
‑
甲基
‑2‑
吡咯烷酮或N
‑
甲基吡咯烷酮，其含量为71
‑
84％。
[0019]进一步地，所述步骤S4中的凝固浴为去离子水，凝固浴温度为20
‑
50℃。
[0020]进一步地，所述步骤S3中的水浴超声条件为：功率为60
‑
120W，时间为1
‑
2h。
[0021]进一步地，所述步骤S3中的机械搅拌的条件为：加热温度为50
‑
90℃，加热时间为3
‑
9h；铸膜液静置脱泡条件为：温度为20
‑
50℃，时间为12
‑
48h。
[0022]进一步地，所述步骤S4中的自制刮膜棒刮刀厚度为200
‑
220μm。
[0023]本专利技术具有如下优点：
[0024]1、本专利技术将MXene与PANI对聚醚砜膜进行用非溶剂诱导相分离法制备出污水处理复合膜，使其具有更优异的分离和渗透性能以及耐污染的优点，以及膜清洗简单，恢复率高，使用寿命长。
[0025]2、本专利技术将亲水性的二维碳化物MXene和PANI作为填料，与聚醚砜共混后得到的复合膜具有超薄表面层与大指状孔，与纯聚醚砜膜相比，改性后的复合膜兼具渗透性与选择性，膜表面亲水性大大增加，大大增加了膜的抗污染能力。
[0026]3、本专利技术的污水处理复合膜是一种新型的复合膜，在处理染料废水方面具有很高的工作效率，同时高的耐污染性能可以提高膜的使用寿命和缩减使用成本，膜的制备方法简单，所需原料价格低廉。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本专利技术的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
[0028]本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本专利技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本专利技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本专利技术所揭示的
技术实现思路
得能涵盖的范围内。
[0029]图1为本专利技术提供的MXene和PANI的透射电子显微镜图像；
[0030]图2为本专利技术提供的污水处理复合膜的制备方法过程示意图；
[0031]图3为本专利技术提供的聚醚砜膜和污水处理复合膜的膜断面结构扫描电子显微镜图；
[0032]图4为本专利技术提供的聚醚砜膜和污水处理复合膜的纯水通量恢复率的柱状图。
具体实施方式
[0033]以下由特定的具体实施例说明本专利技术的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0034]为了解决本领域中存在的问题，我们设计了一种新的简单易行的方法，将MXene与PANI对聚醚砜膜进行用非本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Mxene
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PANI协同的污水处理复合膜，其特征在于，包括基体和沉积形成于所述基体内的污水处理填料；其中，所述污水处理填料是MXene粉末和PANI粉末的混合填料。2.如权利要求1所述的Mxene
‑
PANI协同的污水处理复合膜，其特征在于，所述MXene粉末和PANI粉末的质量比例为1:25。3.如权利要求1所述的Mxene
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PANI协同的污水处理复合膜，其特征在于，所述基体为含有聚醚砜的复合膜。4.一种Mxene
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PANI协同的污水处理复合膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：将Ti3AlC2与氢氟酸和氟化锂反应，通过离心机用蒸馏水洗涤反应溶液，最后使反应溶液在pH＞6的条件下收集上层清液，上层清液即为MXene溶液，再通过真空冷冻干燥机收集MXene粉末；S2：将聚苯胺与过硫酸铵和浓盐酸反应，静置12h后通过抽滤装置收集PANI粉末并放入烘箱干燥；S3：将MXene粉末和PANI粉末加入到有机溶剂中并在水浴超声中分散均匀，再向其中加入聚醚砜和添加剂进行机械搅拌，最后在70℃下加热搅拌6h形成均匀的铸膜液；S4：将铸膜液放在真空烘箱中进行真空脱泡，用刮膜棒刮膜并将其放到凝固浴中进行相转化成膜得到污水处理复合膜；S5：将所制得的污水处理复合膜放入污水处理池中，分析污水处理复合膜的抗污染性能。5.如权利要求4所述的Mxene
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PANI协同的污水处理复合膜的制备方法，其特征在于，所述MXene粉末的制备方法还包括原位氢氟酸刻蚀法、碱溶液刻蚀法和直接氢氟酸法，所述原位氢氟酸刻蚀法利用氟化锂与盐酸混合液或含氟酸性溶液刻蚀MAX相合成Mxene；所述碱溶液刻蚀法在加热条件下利用碱性溶液刻蚀MAX相合成Mxene；所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：耿宏章，李楠，常如玉，
申请(专利权)人：宁波碳源新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：