本發(fā)明涉及油水分離氣凝膠領(lǐng)域，特別涉及一種用于油污廢水凈化的分離膜及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、隨著全球工業(yè)的發(fā)展、人口的增長和城市化進(jìn)程的加快，水污染日益嚴(yán)重，特別是含有有機污染物和染料等復(fù)雜成分的工業(yè)含油廢水，對人類健康和環(huán)境構(gòu)成了極大的威脅。然而，傳統(tǒng)的撇油、吸油、浮選等分離方法分離成本高，分離效率低，難以應(yīng)用于復(fù)雜污水系統(tǒng)的處理。近年來，膜分離技術(shù)因其能耗低、效率高、易于操作、適于大規(guī)模生產(chǎn)等優(yōu)點而受到廣泛關(guān)注。研究人員制備了大量的膜，如織物、網(wǎng)狀、泡沫和聚合物膜，并在各個方面測試了它們的分離性能。其中，高分子膜因其柔韌性好、力學(xué)性能強、易于表面改性等優(yōu)點，在過濾膜領(lǐng)域得到了廣泛的研究和應(yīng)用。然而，傳統(tǒng)熔噴技術(shù)制備的高分子膜孔隙結(jié)構(gòu)不足，導(dǎo)致滲透通量低，嚴(yán)重限制了其在復(fù)雜廢水處理過程中的進(jìn)一步發(fā)展。一般來說，靜電紡絲技術(shù)可以有效地解決這個問題。然而，高壓危險、復(fù)雜的工況、低產(chǎn)量和有限的使用壽命也對其應(yīng)用產(chǎn)生了很大的影響。因此，目前急需一種簡單、綠色、經(jīng)濟(jì)的技術(shù)方法制備性能優(yōu)異的聚合物膜。氣流紡絲是一種新型納米纖維制備技術(shù)，以其產(chǎn)量高、制備時間短、原料適用性廣、操作安全、設(shè)備簡單、應(yīng)用價值高等優(yōu)點著稱。此外，氣流紡絲得到的膜還具有孔徑可控、比表面積高、孔隙率高等特點，在含油廢水分離中的應(yīng)用具有廣闊的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

2、膜分離過程中的另一個主要問題是膜污染。由于靜電吸引、疏水作用等問題，污染物容易吸附在膜表面，影響膜的性能和壽命。為了解決這個問題，已經(jīng)出現(xiàn)了許多物理和化學(xué)方法來清潔膜的表面。然而，這些方法需要處理較長時間并消耗大量的資源。因此，有必要設(shè)計一種簡單且高效的方法來構(gòu)建具有防污和自清潔性能的膜材料。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、（一）解決的技術(shù)問題

2、針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種用于油污廢水凈化的分離膜及其制備方法，解決了上述背景技術(shù)中所存在的問題。

3、（二）技術(shù)方案

4、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種用于油污廢水凈化的分離膜及其制備方法，包括以下步驟：

5、s1、將?6.0?g?pan?溶解在?44?ml?dmf?中，并在室溫下攪拌?10?小時，獲得?10wt%均相?pan?溶液；

6、s2、將s1得到的溶液填充到裝有自制同軸針頭的注射器中；

7、s3、將膜從接收器上取下，去除殘留溶劑后，獲得所需的pan纖維膜；

8、s4、在pan膜表面合成pda-pei，將0.606g?tris，0.2?g?bpei，?0.2?g?pda?，0.125g?cuso4·5h2o和15?ml?0.1?m?hcl混合溶解在85?ml?h2o中，然后將制備好的纖維膜浸入溶液中，加入0.2?ml?h2o2作為催化劑促進(jìn)反應(yīng)并進(jìn)行振蕩，隨后將樣品洗凈、烘干，得到pan/pda-pei，并且重復(fù)過程獲得多層pda-pei膜；

9、s5、將pan/pda-pei納米纖維膜浸入fecl3·6h2o溶液中3?h，形成fe3+-pda復(fù)合物；

10、s6、將10?mm?hcl溶液加入上述溶液中；

11、s7、取出樣品，用去離子水清洗后，在60?°c下干燥得到β-feooh/pda-pei/pan膜。

12、更進(jìn)一步的，通過溶液紡絲法制備pan纖維膜，并在其上原位生成pda-pei復(fù)合層，最后通過浸漬和水熱法引入β-feooh納米粒子，其中，pan提供基底，pda-pei賦予膜表面豐富的活性基團(tuán)，提高其親水性并促進(jìn)后續(xù)反應(yīng)；β-feooh納米粒子則引入疏油性，使其具備高效分離油水混合物的能力。

13、更進(jìn)一步的，所述s2中內(nèi)針的規(guī)格為?22g，而外針的規(guī)格為?18g，推進(jìn)泵速度設(shè)置為?3?ml/h，氣流速率控制在?9?l/min，尖端和接收器之間的距離為?16?cm，接收器滾筒轉(zhuǎn)速為200?rpm，推進(jìn)泵通過泵將水流加速，?然后通過噴嘴將高速水流噴出，?產(chǎn)生反作用力推動水流，具有更高的效率和更低的噪音。

14、更進(jìn)一步的，所述s3中將膜從接收器上取下后，在60?°c下干燥12小時以去除殘留溶劑，以確保溶劑的有效去除，?同時避免對樣品造成損害。

15、更進(jìn)一步的，所述s4中振蕩器以80?rpm的速度振蕩4?h，加入0.2ml的h2o2作為催化劑并進(jìn)行振蕩，?以促進(jìn)在pan膜表面合成pda-pei的反應(yīng)。

16、更進(jìn)一步的，所述s5中fecl3·6h2o溶液的濃度參數(shù)為18?mg/ml，fecl3·6h2o溶液中的鐵離子（?fe3+）與納米纖維膜中的成分發(fā)生反應(yīng)，會導(dǎo)致納米纖維膜的表面性質(zhì)、?電荷狀態(tài)或化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，增加納米纖維膜的親水性或改變其表面粗糙度，提升其過濾和?吸附的效果，fe3+與納米纖維膜中的成分相互作用，?改變其表面電荷分布，?影響其對帶電粒子的吸附能力。

17、更進(jìn)一步的，所述s6中將10?mm?hcl溶液加入上述溶液后，在100°c下水熱反應(yīng)24小時。

18、（三）有益效果

19、本發(fā)明提供了一種用于油污廢水凈化的分離膜及其制備方法，具備以下有益效果：

20、通過溶液紡絲法制備pan纖維膜，并在其上原位生成pda-pei復(fù)合層，最后通過浸漬和水熱法引入β-feooh納米粒子，其中，pan提供基底，pda-pei賦予膜表面豐富的活性基團(tuán)，提高其親水性并促進(jìn)后續(xù)反應(yīng)；β-feooh納米粒子則引入疏油性，使其具備高效分離油水混合物的能力，進(jìn)而實現(xiàn)快速清潔膜的表面；

21、通過吹紡技術(shù)制備pan?納米纖維膜，在膜上生成?pda-pei?層并用?β-feooh?裝飾膜。制備了β-feooh/pda-pei/pan納米纖維膜。多孔結(jié)構(gòu)和大量的親水基團(tuán)大大提高了膜的親水性，負(fù)載的β-feooh納米棒增加了膜表面的粗糙度，增強膜的水下超疏油能力，此外，由于β-feooh的存在，β-feooh/pda-pei/pan也表現(xiàn)出較高的有機染料去除效率。低油粘附和光催化的協(xié)同作用增強了材料的防污和自清潔性能。

22、通過fecl3·6h2o溶液中的鐵離子（?fe3+）與納米纖維膜中的成分發(fā)生相互作用，?這些相互作用會導(dǎo)致納米纖維膜的表面性質(zhì)、?電荷狀態(tài)或化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，增加納米纖維膜的親水性或改變其表面粗糙度，?這有助于提升其在過濾、?吸附等領(lǐng)域的應(yīng)用效果，fe3+與納米纖維膜中的成分相互作用，?改變其表面電荷分布，?影響其對帶電粒子的吸附能力，進(jìn)而提高清潔和分離的效率。

技術(shù)特征：

1.一種用于油污廢水凈化的分離膜及其制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于油污廢水凈化的分離膜及其制備方法，其特征在于：通過溶液紡絲法制備pan纖維膜，并在其上原位生成pda-pei復(fù)合層，最后通過浸漬和水熱法引入β-feooh納米粒子，其中，pan提供基底，pda-pei賦予膜表面豐富的活性基團(tuán)；β-feooh納米粒子則引入疏油性。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于油污廢水凈化的分離膜及其制備方法，其特征在于：所述s2中內(nèi)針的規(guī)格為?22g，而外針的規(guī)格為?18g，推進(jìn)泵速度設(shè)置為?3?ml/h，氣流速率控制在?9?l/min，尖端和接收器之間的距離為?16?cm，接收器滾筒轉(zhuǎn)速為200?rpm，推進(jìn)泵通過泵將水流加速，?然后通過噴嘴將高速水流噴出，?產(chǎn)生反作用力推動水流。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于油污廢水凈化的分離膜及其制備方法，其特征在于：所述s3中將膜從接收器上取下后，在60?°c下干燥12小時以去除殘留溶劑。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于油污廢水凈化的分離膜及其制備方法，其特征在于：所述s4中振蕩器以80?rpm的速度振蕩4?h，加入0.2ml的h2o2作為催化劑并進(jìn)行振蕩。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于油污廢水凈化的分離膜及其制備方法，其特征在于：所述s5中fecl3·6h2o溶液的濃度參數(shù)為18?mg/ml，fecl3·6h2o溶液中的鐵離子（?fe3+）與納米纖維膜中的成分發(fā)生反應(yīng)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于油污廢水凈化的分離膜及其制備方法，其特征在于：所述s6中將10?mm?hcl溶液加入上述溶液后，在100°c下水熱反應(yīng)24小時。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及油水分離氣凝膠領(lǐng)域，且公開了一種用于油污廢水凈化的分離膜及其制備方法，包括以下步驟：S1、將6.0?g?PAN溶解在44?mL?DMF中，攪拌獲得10?wt%均相PAN溶液，S2、將S1得到的溶液填充到注射器中，除殘留溶劑后，獲得所需的PAN纖維膜，通過吹紡技術(shù)制備PAN納米纖維膜，在膜上生成PDA?PEI層并用β?FeOOH裝飾膜，制備了β?FeOOH/PDA?PEI/PAN納米纖維膜，多孔結(jié)構(gòu)和大量的親水基團(tuán)大大提高了膜的親水性，負(fù)載的β?FeOOH納米棒增加了膜表面的粗糙度，增強膜的水下超疏油能力，此外，由于β?FeOOH的存在，β?FeOOH/PDA?PEI/PAN也表現(xiàn)出較高的有機染料去除效率，低油粘附和光催化的協(xié)同作用增強了材料的防污和自清潔性能，這種多功能膜表現(xiàn)出卓越的油水分離能力和良好的穩(wěn)定性。該膜材料有望解決復(fù)雜廢水處理問題。

技術(shù)研發(fā)人員：吳斌,陳星宇,付文濤,張光譜,孫宇峰,王飛,孫云輝,郭勝春,華顏聰,陳逸銘,徐瑩,陳紫瑞,駱浩強
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中電建（南京）工程有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/5