一种壳聚糖包裹碳纳米管亲水改性的聚合物超滤膜及其制备方法

摘要

本发明属于改性超滤膜技术领域，特别涉及一种壳聚糖包裹碳纳米管亲水改性的聚合物超滤膜及其制备方法。本发明将羧甲基壳聚糖(CMC)以非共价键封装在MWCNTs上，制备两亲性接枝聚合物，再将其与聚醚砜和聚乙烯吡咯烷酮混合最终制备了聚合物超滤膜。该超滤膜具有良好的高渗透性和防污性能。

说明书

技术领域

本发明属于改性超滤膜技术领域，特别涉及一种壳聚糖包裹碳纳米管亲水改性的聚合物超滤膜及其制备方法。

背景技术

人们普遍认为，废水处理方法的研究已经付出了巨大的努力，包括吸附、絮凝、离子交换和蒸馏等技术已经被提出和发展。但需要指出的是，这些技术存在固有的缺陷，如化学物质的引入、吸附剂效率低、设备要求复杂、能耗巨大、除杂单一等。近年来，膜分离技术因其能耗低、操作方便、可同时去除多种杂质、应用过程中不添加或很少添加化学物质等优点，作为一种潜在的替代、高效、环保的水处理方法而受到广泛关注。正是由于这些原因，微滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)和反渗透(RO)等膜分离技术被广泛研究。

超滤膜会在使用过程中，被原料液中的胶体或溶质大分子污染造成膜表面和膜孔内吸附、沉积杂质，这种现象会造成膜孔变小，进而使其膜分离效果变差，通量变低。膜污染可以分为可逆污染和不可逆污染，可逆污染可以通过物理方法反冲洗操作清洗，不可逆污染则需要采用化学方法进行改善。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种壳聚糖包裹碳纳米管亲水改性的聚合物超滤膜的制备方法。

本发明另一目的在于提供上述方法制备得到的壳聚糖包裹碳纳米管亲水改性的聚合物超滤膜。

本发明的目的通过下述方案实现：

一种壳聚糖包裹碳纳米管亲水改性的聚合物超滤膜的制备方法，包括以下步骤：

将羧甲基壳聚糖(CMC)与多壁碳纳米管(MWCNT)混合搅拌得到MWCNT/CMC；

将聚醚砜、MWCNT/CMC和聚乙烯吡咯烷酮溶于N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)，然后浇注于基体上，浸泡在水中得到两亲性接枝聚合物亲水改性的聚合物超滤膜。

优选地，所述羧甲基壳聚糖与多壁碳纳米管的质量比为2～5：1，优选为2～4：1。

优选地，所述羧甲基壳聚糖与多壁碳纳米管在40～70℃下进行搅拌，搅拌时间为4～12h。

优选地，所述聚醚砜、聚乙烯吡咯烷酮和MWCNT/CMC的质量比为18：2：0.2～1.5，更优选为18：2：0.4～0.8。

优选地，所述DMAc与MWCNT/CMC的质量比为100：0.2～1.5。

一种壳聚糖包裹碳纳米管亲水改性的聚合物超滤膜，通过上述方法制备得到。

本发明相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：

本发明提供了一种壳聚糖包裹碳纳米管亲水改性的聚合物超滤膜。为了制备壳聚糖包裹碳纳米管，将羧甲基壳聚糖(CMC)以非共价键封装在MWCNT上。对MWCNT/CMC掺杂的聚醚砜共混膜的渗透性和防污性能进行了表征，结果表明改性后的膜具有高渗透性和良好的防污性能。

附图说明

图1为MWCNT/CMC改性膜的截面电镜图，其中a为×1000，b为×5000，c为×8000。

图2为不同质量分数MWCNT/CMC改性膜随时间变化的通量。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例中所用试剂如无特殊说明均可从市场常规购得。

实施例1

一种壳聚糖包裹碳纳米管亲水改性的聚合物超滤膜的制备方法，其包含如下步骤：

(1)1.5g将羧甲基壳聚糖(CMC)与0.5g多壁碳纳米管(MWCNT)加入到75ml去离子水中，并于60℃下进行搅拌，6h后，得到CMC包裹的MWCNT的产物MWCNT/CMC，为产物a。

(2)以聚醚砜(PES)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和产物a为原料，在N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)中溶解8h(PES 18wt％、PVP 2wt％、产物a分别为0.25wt％、0.5wt％、0.75wt％和1.0wt％)。铸造液在80℃脱气6h后，用刮刀将铸造液浇注在玻璃板上，然后浸泡在去离子水中，得到亲水性聚醚砜超滤膜。

蛋白质污染率表征：

使用有效面积为38.25cm

公式1：

公式2：

表.1不同质量分数MWCNT/CMC改性膜的纯水通量和蛋白质污染率

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。