一种复合分离膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种复合分离膜的制备方法，包括以下步骤：将可溶性钼酸盐、硫脲、磁性金属颗粒与溶剂混合，并使其反应，得到磁性光响应纳米颗粒；将磁性光响应纳米颗粒分散到铸膜液中，得到共混溶液；以及对共混溶液进行刮膜后，施加外部磁场以将磁性光响应纳米颗粒吸引到所述共混溶液的表面，再通过相转化制得复合分离膜。本发明专利技术还涉及通过上述制备方法获得的复合分离膜，该膜具有优异的可见光自洁性能，还具有高通量、高渗透性以及高截留率。此外，本发明专利技术还涉及该复合分离膜在水处理领域的应用。明还涉及该复合分离膜在水处理领域的应用。明还涉及该复合分离膜在水处理领域的应用。

【技术实现步骤摘要】
一种复合分离膜及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及膜分离
，具体涉及一种复合分离膜及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]水资源短缺已经严重威胁到人类的生存，这是我们这个时代的核心问题之一。含有多种污染物的废水的分离是一个特别复杂的问题。自20世纪60年代以来，膜分离技术引起了广泛关注，并被认为是一种分离污染物的可用方法。但是，在用分离膜分离污染物时，污染物会造成膜污染，分离膜被污染后，无法进行清洁，因而无法继续使用，造成分离成本增加。
[0003]因此，开发一种具有自清洁性能的复合分离膜是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是克服现有技术的缺点，提供一种具有可见光自洁性能的复合分离膜。
[0005]为了实现以上目的，本专利技术提供如下技术方案。
[0006]本专利技术第一方面提供了一种复合分离膜的制备方法，包括以下步骤：
[0007]将可溶性钼酸盐、硫脲、磁性金属颗粒与溶剂混合，并使其反应，得到磁性光响应纳米颗粒；
[0008]将所述磁性光响应纳米颗粒分散到铸膜液中，得到共混溶液；以及
[0009]对所述共混溶液进行刮膜后，施加外部磁场以将所述磁性光响应纳米颗粒吸引到所述共混溶液的表面，再通过相转化制得复合分离膜。
[0010]优选地，所述可溶性钼酸盐、硫脲的摩尔比为(3.5
‑
4.5)：(8.5
‑
9.5)；硫化钼、磁性金属颗粒的质量比为：5：100
‑
30：100，例如可为5：100、10：100、15：100、20：100、25：100、30：100，优选为15：100、20：100、25：100。
[0011]优选地，所述可溶性钼酸盐为钼酸钠、钼酸铵，例如可为二水合钼酸钠、四水合钼酸铵中的至少一种；
[0012]优选地，所述磁性金属颗粒为四氧化三铁、镍、四氧化三钴，四氧化二铁酸钴中的至少一种；
[0013]优选地，所述溶剂为水，例如可为去离子水。
[0014]优选地，所述反应的反应温度为180
‑
220℃，例如可为180℃、185℃、190℃、195℃、200℃、205℃、210℃、215℃、220℃，优选为190
‑
210℃。反应时间为10
‑
14小时，例如可为10小时、11小时、12小时、13小时、14小时，优选为11
‑
13小时。
[0015]优选地，所述共混溶液中，磁性光响应纳米颗粒的含量为0.2％
‑
1重量％，按所述共混溶液的总质量计。含量过低，对于通量恢复提升没有效果；过高，会导致颗粒团聚，影响产品性能。
[0016]优选地，所述施加外部磁场的时间为1
‑
5分钟，例如可为1分钟、2分钟、3分钟、4分钟、5分钟，优选为3
‑
4分钟。外部磁场的强度不低于3000高斯。
[0017]优选地，所述铸膜液包括基质和溶剂，所述基质为聚偏氟乙烯、聚砜、聚醚砜、聚乙烯或聚丙烯的中的一种或多种。
[0018]优选地，所述反应成后，所述制备方法还包括利用磁场将所述磁性光响应纳米颗粒与杂质分离。
[0019]优选地，所述反应完成后还包括分离、干燥。分离可通过过滤、离心或通过磁场分离，优选通过磁场分离。干燥温度可为50
‑
70℃，例如可为50℃、55℃、60℃、65℃、70℃，优选为60℃；干燥时间可为4
‑
8小时，例如可为4小时、5小时、6小时、7小时、8小时，优选为5
‑
7小时，更优选为6小时。
[0020]优选地，在分离之后且在干燥之前，利用乙醇进行清洗，以去除杂质。
[0021]在本专利技术的一个实施例中，首先将0.968克二水合钼酸钠、0.684克硫脲和0.16g四氧化三铁纳米粒子完全溶解到60mL去离子水中，制备了共混溶液。之后，将混合物转移到100mL聚四氟乙烯反应器中，在200℃下反应12小时，分离黑色产物并用乙醇洗涤几次。最后，用磁场将其分离，并在60℃下连续干燥6小时，得到磁性光响应纳米颗粒。
[0022]本专利技术第二专利技术提供了一种由上述制备方法获得的复合分离膜。
[0023]该复合分离膜对天然有机污染物的截留率高于90％，其通量恢复率高于90％。
[0024]在本专利技术中，通量恢复率是指用于过滤且被清洗后的分离膜的纯水通量与使用前的初始纯水通量的比值，其值越接近100％，则表明膜的抗污染性能越好，重复使用性越好。
[0025]本专利技术第三方面提供上述复合分离膜在水处理领域的应用。优选地，所述复合分离膜在可见光照射下进行水处理。
[0026]本专利技术第四方面提供了一种复合分离膜的使用方法，包括以下步骤：
[0027]使用本专利技术第二方面提供的复合分离膜处理废水；
[0028]处理完成后，将所述复合分离膜浸泡于洗涤液中，并在可见光照射下进行自清洁，其中所述洗涤液为过一硫酸盐溶液或者过二硫酸盐溶液。
[0029]优选地，所述过一硫酸盐可为过一硫酸氢钾、过一硫酸氢钠，过二硫酸盐可为过硫酸钾、过硫酸钠。
[0030]在本专利技术中，在可见光的照射下，将复合分离膜浸泡在过一硫酸盐溶液或过二硫酸盐溶液中，磁性光响应纳米颗粒可以激活过一硫酸盐溶液或过二硫酸盐溶液产生活性自由基去攻击膜表面的有机污垢并将其分解。从而可以清洁被堵塞的膜孔，恢复通量，实现自清洁的目的。
[0031]相比现有技术，本专利技术的有益效果：
[0032]1、本专利技术提供了一种复合分离膜的制备方法，该方法通过一步水热法，预先制备了磁性光响应纳米颗粒，并以共混的方法加入到铸膜液中，通过磁吸
‑
相转化法制得了复合分离膜，赋予了该膜可见光自清洁能力。
[0033]MoS2作为过渡族金属二硫化物的主要成员，具有优异的可见光催化性能。为了克服复合纳米颗粒在膜基质中的随机分布和密度效应，通过水热法制备磁性光响应纳米颗粒，磁性光响应纳米颗粒不仅可以通过磁场控制其在膜基质上的分布来修饰膜基体表面，而且可以发挥增强的可见光自清洁效果。其在可见光照射下激活洗涤液产生活性自由基去
降解膜上的有机污染物，从而实现通量恢复和自清洁的效果。
[0034]通过该方法制备的复合分离膜，还具有高通量、高渗透性以及高截留率。
[0035]2、本专利技术通过过一步水热法，预先制备了磁性光响应纳米颗粒，再施加外部磁场将磁性可见光响应纳米颗粒提升到复合分离膜上层，赋予该膜优异的性能。该方法适应性强，设备简单，操作流程方便，成本低，具有明显的工业化推广优势。
附图说明
[0036]图1为PES
‑
Fe3O4@MoS2复合分离膜的制备流程图。
[0037]图2(a)为MoS2的SEM图；(b)为Fe3O4@MoS2磁性光响应纳米颗粒的SEM图；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合分离膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将可溶性钼酸盐、硫脲、磁性金属颗粒与溶剂混合，并使其反应，得到磁性光响应纳米颗粒；将所述磁性光响应纳米颗粒分散到铸膜液中，得到共混溶液；以及对所述共混溶液进行刮膜后，施加外部磁场以将所述磁性光响应纳米颗粒吸引到所述共混溶液的表面，再通过相转化制得复合分离膜。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述可溶性钼酸盐、硫脲的摩尔比为(3.5
‑
4.5)：(8.5
‑
9.5)；硫化钼、磁性金属颗粒的质量比为：5：100
‑
30：100。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述可溶性钼酸盐为钼酸钠、钼酸铵；所述磁性金属颗粒为四氧化三铁、镍、四氧化三钴、四氧二铁酸钴中的一种或多种；所述溶剂为水。4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述反应的反应温度为180
‑
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【专利技术属性】
技术研发人员：林红军，孔宁，申利国，张媚佳，
申请(专利权)人：浙江师范大学，
类型：发明
国别省市：