一种四氧化三铁纳米颗粒杂化超滤膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于超滤膜技术领域，具体涉及一种四氧化三铁纳米颗粒杂化超滤膜及其制备方法和应用。本发明专利技术提供的四氧化三铁纳米颗粒杂化超滤膜包括有机聚合物基膜和有序排布于所述有机聚合物基膜表面的四氧化三铁纳米颗粒；所述四氧化三铁纳米颗粒杂化超滤膜具有指状的直通孔结构，其具有高膜通量，能提高膜材料的渗透性能和抗污染能力。渗透性能和抗污染能力。渗透性能和抗污染能力。

【技术实现步骤摘要】
一种四氧化三铁纳米颗粒杂化超滤膜及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于超滤膜
，具体涉及一种四氧化三铁纳米颗粒杂化超滤膜及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]超滤过程是依靠压力驱动的膜分离过程。超滤膜的孔径为0.1～0.001μm，其广泛应用于蛋白质、胶体以及不同溶液中的悬浮颗粒的分离等，比如饮用水的净化、化学过程、食品的加工过程、生物和废水处理等方面。但是，目前所用的超滤膜普遍存在膜通量低和抗污染能力较弱的问题，而且在实际应用过程中，随着膜组件的运行，膜表面会发生污染导致水通量下降，缩短了超滤膜的使用寿命。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种四氧化三铁纳米颗粒杂化超滤膜及其制备方法和应用，本专利技术提供的四氧化三铁纳米颗粒杂化超滤膜具有高的膜通量和抗污染性能。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术提供了以下技术方案：
[0005]本专利技术提供了一种四氧化三铁纳米颗粒杂化超滤膜，包括有机聚合物基膜和有序排布于所述有机聚合物基膜表面的四氧化三铁纳米颗粒；所述四氧化三铁纳米颗粒杂化超滤膜具有指状的直通孔结构。
[0006]优选的，所述有机聚合物包括醋酸纤维素、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、聚砜和聚醚砜中的一种或几种。
[0007]优选的，所述四氧化三铁纳米颗粒的粒径为10～300nm；所述四氧化三铁纳米颗粒和有机聚合物基膜的质量比为(2～10):100。
[0008]优选的，所述四氧化三铁纳米颗粒杂化超滤膜的膜通量为335～668L/m2·
h，孔隙度为70～90％，厚度为100～250μm，所述直通孔结构的孔径为20～55nm。
[0009]本专利技术还提供了上述技术方案所述四氧化三铁纳米颗粒杂化超滤膜的制备方法，包括以下步骤：
[0010]将四氧化三铁纳米颗粒、有机溶剂、致孔剂和有机聚合物混合，得到铸膜液；
[0011]将所述铸膜液成膜，得到的湿膜置于带磁场的凝固浴中进行相转化，得到四氧化三铁纳米颗粒杂化超滤膜。
[0012]优选的，所述有机聚合物和致孔剂的质量比为(10～20):(5～20)。
[0013]优选的，所述致孔剂包括聚乙二醇
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400、聚乙二醇
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600和聚乙烯吡咯烷酮中的一种或几种。
[0014]优选的，所述有机溶剂包括N,N
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二甲基甲酰胺、N
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甲基吡咯烷酮和N,N
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二甲基乙酰胺中的一种或几种。
[0015]优选的，所述磁场的强度为1～500Gs。
[0016]本专利技术还提供了上述技术方案所述四氧化三铁纳米颗粒杂化超滤膜或上述技术方案所述制备方法制备得到的四氧化三铁纳米颗粒杂化超滤膜在超滤中的应用。
[0017]本专利技术提供了一种四氧化三铁纳米颗粒杂化超滤膜，包括有机聚合物基膜和有序排布于所述有机聚合物基膜表面的四氧化三铁纳米颗粒；所述四氧化三铁纳米颗粒杂化超滤膜具有指状的直通孔结构。本专利技术提供的四氧化三铁纳米颗粒杂化超滤膜的膜断面结构由指状的直通孔构成，其有助于降低水分子传输阻力，能提高超滤膜的膜通量，进而有效提高膜材料的渗透性能，减少污染物在膜表面的沉积，提高其抗污染能力；此外，四氧化三铁纳米颗粒属于亲水性纳米颗粒，在膜表面有助于提高表面亲水性，降低膜表面接触角，有助于纯水通量的提升，通常膜污染主要由疏水性物质引起，接触角降低是膜表面亲水性能优异的表现，对于抵抗疏水性物质更优，因此有助于提高膜表面的抗污染性。
[0018]本专利技术还提供了所述四氧化三铁纳米颗粒杂化超滤膜的制备方法，本专利技术在相转化过程中，通过外加磁场调控铸膜液中Fe3O4纳米颗粒发生定向迁移行为，使磁性Fe3O4纳米颗粒沿磁场方向运动，在其移动过程中在膜上下表面间形成指状孔，以此来调控膜孔结构，从而改善膜通量和膜表面抗污染性；而且，外加磁场与Fe3O4纳米颗粒具有普适的粘附性，将Fe3O4纳米颗粒复合聚合物时，磁场可以调控四氧化三铁纳米颗粒的迁移过程，避免颗粒团聚，使纳米颗粒与聚合物混合更均匀，进而提高与聚合物的相容性。分离皮层是膜表面的致密层，纳米颗粒分散均匀可以有效避免膜孔缺陷导致膜结构不稳定的问题。因此，有机无机相容较好，混合均匀，避免膜孔的缺陷，有效提高膜材料结构稳定性。
附图说明
[0019]图1为本专利技术实施例中基于磁场调控超滤膜的方法流程图；
[0020]图2为本专利技术实施例1得到的四氧化三铁纳米颗粒杂化超滤膜的SEM图；
[0021]图3为本专利技术对比例1得到的四氧化三铁纳米颗粒杂化超滤膜的SEM图。
具体实施方式
[0022]本专利技术提供了一种四氧化三铁纳米颗粒杂化超滤膜，包括有机聚合物基膜和有序排布于所述有机聚合物基膜表面的四氧化三铁纳米颗粒；所述四氧化三铁纳米颗粒杂化超滤膜具有指状的直通孔结构。
[0023]本专利技术提供的四氧化三铁纳米颗粒杂化超滤膜，包括有机聚合物基膜。在本专利技术中，所述有机聚合物优选包括醋酸纤维素、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、聚砜和聚醚砜中的一种或几种，更优选为聚砜；当所述有机聚合物为上述几种时，本专利技术对不同种类有机聚合物的配比没有特殊限定，任意配比即可。
[0024]本专利技术提供的四氧化三铁纳米颗粒杂化超滤膜包括有序排布于所述有机聚合物基膜表面的四氧化三铁纳米颗粒。在本专利技术中，所述四氧化三铁纳米颗粒的粒径优选为10～300nm，更优选为50～100nm；所述四氧化三铁纳米颗粒和有机聚合物基膜的质量比优选为(2～10):100，更优选为(5～8):100。
[0025]在本专利技术中，所述四氧化三铁纳米颗粒杂化超滤膜的膜断面结构由指状的直通孔构成；所述四氧化三铁纳米颗粒杂化超滤膜的膜通量优选为335～668L/m2·
h，更优选为350～668L/m2·
h，孔隙度优选为70～90％，更优选为75～85％，厚度优选为100～250μm，更
优选为150～200μm，所述直通孔结构的孔径优选为20～55nm，更优选为25～45nm。
[0026]本专利技术还提供了上述技术方案所述四氧化三铁纳米颗粒杂化超滤膜的制备方法，包括以下步骤：
[0027]将四氧化三铁纳米颗粒、有机溶剂、致孔剂和有机聚合物混合，得到铸膜液；
[0028]将所述铸膜液成膜，得到的湿膜置于带磁场的凝固浴中进行相转化，得到四氧化三铁纳米颗粒杂化超滤膜。
[0029]如无特殊说明，本专利技术对所用原料的来源没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的市售商品即可。
[0030]本专利技术将四氧化三铁纳米颗粒、有机溶剂、致孔剂和有机聚合物混合，得到铸膜液。
[0031]在本专利技术中，所述四氧化三铁纳米颗粒与有机聚合物和的质量比优选为(2～10):100，更优选为(5～8):100。
[0032]在本专利技术中，所述致孔剂优选包括聚乙二醇
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400、聚乙二醇
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600和聚本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种四氧化三铁纳米颗粒杂化超滤膜，其特征在于，包括有机聚合物基膜和有序排布于所述有机聚合物基膜表面的四氧化三铁纳米颗粒；所述四氧化三铁纳米颗粒杂化超滤膜具有指状的直通孔结构。2.根据权利要求1所述的四氧化三铁纳米颗粒杂化超滤膜，其特征在于，所述有机聚合物包括醋酸纤维素、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、聚砜和聚醚砜中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的四氧化三铁纳米颗粒杂化超滤膜，其特征在于，所述四氧化三铁纳米颗粒的粒径为10～300nm；所述四氧化三铁纳米颗粒和有机聚合物基膜的质量比为(2～10):100。4.根据权利要求1～3任一项所述的四氧化三铁纳米颗粒杂化超滤膜，其特征在于，所述四氧化三铁纳米颗粒杂化超滤膜的膜通量为335～668L/m2·
h，孔隙度为70～90％，厚度为100～250μm，所述直通孔结构的孔径为20～55nm。5.权利要求1～4任一项所述四氧化三铁纳米颗粒杂化超滤膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将四氧化三铁纳米颗粒、有机溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：许金明，王亮，吴晓娜，王宏哲，马飚，王健，邹冲，韩勇，
申请(专利权)人：天津工业大学天津市华博水务有限公司，
类型：发明
国别省市：