一种聚合物导电多孔膜的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及聚合物分离膜制备技术，具体为一种聚合物导电多孔膜。
【背景技术】
[0002]膜分离作为一种新兴的高效、节能、环境友好的分离技术，已成为解决资源危机和环境恶化问题的有效手段，它同时也是有机废水处理的一项关键技术。但用膜技术深度处理有机废水，存在膜的分离精度低、易污染、使用寿命短等问题(Liu C X，Zhang D R，He Y? ZhaoX S，Bai R B.Modificat1n of membrane surface for anti—b1foulingperformance:Effectof ant1-adhes1n and ant1-bacteria approaches.J MembraneSci，2010，346(l):121-130)。
[0003]光催化技术和膜分离技术耦合，是实现膜抗有机物污染的有效途径。Mozia等(Mozia S，Toyada M，Inagaki M，Tryba B，Morawski Aff.Applicat1n of carbon-coatedTi02fordecompositi on of methylene blue in a photocatalytic membrane reactor，JHazardousMater，2007，140 (1-2):369-375)将Ti02与聚乙稀醇混合高温炭化制备了炭改性Ti02光催化剂，并将光催化过程与膜蒸馏过程集成处理亚甲基蓝废水，成功实现处理液中催化剂和副产品的分离。但膜材料在抗污染性能方面的研究始终未能取得突破，这主要是因为在Ti02光催化过程中，载流子的复合率很高，导致量子效率过低，基膜和光催化剂之间缺乏有机耦合。为解决这一问题，可采用外加低压电场与光照相结合，外部电场的作用可有效阻止载流子的复合，增加0H.的生成效率，省略了向系统内添加电子俘获剂(02) (HeC，Li X Z，X1ng Y，Zhu X，Liu S.The enhanced PC and PEC oxidar1n of formic acidin aqueous solut1nusing a Cu_T102/IT0 film, Chemosphere,2005,58 (4):381-389)。李建新等以管式炭膜为基膜，结合电催化原理、表面修饰技术以及溶胶-凝胶技术，将纳米Τ?02搭载于炭膜基体上制备出电催化膜材料。用其处理200mg/L含油废水，在200min的操作时间内，通量保持在90%以上，化学耗氧量去除率达到94.4%均优于传统膜分离过程(参见李建新等，一种抗污染电催化膜及反应器，国际发明专利，PCT/CN2009/074542)。目前，有关电场-光催化-膜分离耦合的研究均使用具有导电性能的无机炭膜作为基膜，其制备成本高，脆性大。
[0004]CN 103846011A公开了一种聚合物导电多孔膜，其表面比电阻为160Ω.πι以上，通过如下方法制备:将炭黑超声分散并搅拌，加入粘结剂，继续搅拌得到动态铸膜液，用聚合物基膜在0.1?0.3MPa及25?90°C的条件下采用沉积模式连续过滤，得动态复合膜，自然风干得到聚合物导电多孔膜。该方法工艺简单，无污染，操作简单，便于工业化应用，但是其透光率、拉伸强度和断裂伸长率较差，导致材料的综合性能差，不能满足各个领域的应用。
【发明内容】
[0005]针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种综合性能好的聚合物导电多孔膜及其制备方法。所述聚合物导电多孔膜既具有好的导电性，又具有较好的透光率、高的拉伸强度和断裂伸长率。
[0006]为达此目的，本发明采用以下技术方案:
[0007]一种聚合物导电多孔膜的制备方法，包括以下步骤:
[0008](1)将炭黑粒子在25°C水中进行超声分散，加入季戊四醇双硬脂酸酯与聚苯胺的混合液，然后高速搅拌，将粘结剂加入其中，并在50?65°C下充分低速搅拌，获得均匀的动态膜铸膜液；
[0009](2)将聚合物基膜用水冲洗lOmin ；
[0010](3)以步骤⑴得到的动态膜铸膜液为待过滤液，以步骤(2)得到的聚合物基膜为过滤材料，在操作压力为0.1?0.3MPa，温度为25?70°C条件下，采用沉积模式连续运行3?60min，得动态复合膜；
[0011 ] 所述沉积模式包括死端加压沉积和错流加压沉积两种模式；
[0012](4)将步骤(3)得到的动态复合膜自然风干后，即得到所述的聚合物导电多孔膜。
[0013]优选地，步骤(1)中超声的时间为1?3h，例如可为lh、l.5h、2h或3h等，超声波功率为0?300w。
[0014]优选地，步骤(1)中高速搅拌的时间为1?3h，例如可为lh、l.5h、2h、2.3h或3h等，揽摔速度为 1500 ?1800r/min，例如可为 1500r/min、1600r/min、1700r/min 或 1800r/min 等。
[0015]优选地，步骤(1)中低速搅拌的时间为1?3h，例如可为lh、l.5h、2h、2.3h、2.5h或 3h 等，揽摔速度为 200 ?400r/min，例如可为 200r/min、300r/min、350r/min 或 400r/min等。
[0016]优选地，步骤⑴所述炭黑粒子的平均粒径为1?9nm，例如可为lnm、
[0017]2nm、3nm、4nm、5nm、6nm、7nm 或 8nm 等 0
[0018]优选地，步骤(1)所述炭黑粒子占动态膜铸膜液的0.01?10被％，例如可为0.0lwt %、0.05wt %、0.lwt %、0.2wt % ^0.5wt %、lwt %、2wt %、3wt %、5wt %、7wt % 或10wt%等。
[0019]优选地，步骤(1)所述季戊四醇双硬脂酸酯与聚苯胺的混合液中，季戊四醇双硬脂酸酯与聚苯胺的摩尔比为1: (5-10)，例如可为1:5、1:6、1:7、1:8、1:9或1:10等，优选为 1:8。
[0020]优选地，步骤(1)所述季戊四醇双硬脂酸酯与聚苯胺的混合液与炭黑粒子的质量比为(0.5-1):1，例如可为 0.5:1、0.6:1、0.7:1、0.8:1、0.9:1 或 1:1 等，优选为 1:1。
[0021]优选地，所述粘结剂为聚乙烯醇、聚氧乙烯等难溶于常温水、易溶于高温水的水溶性聚合物。
[0022]优选地，所述粘结剂占动态膜铸膜液的1?5wt %，例如可为lwt %、2wt %、2.5wt %、3wt %、4wt % 或 5wt % 等。
[0023]所述聚合物基膜为微滤膜或超滤膜，其材料包括聚烯烃类(聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯)、聚砜和聚醚砜、纤维素类、聚偏氟乙烯等所有聚合物膜材料，膜形状包括中空纤维膜、平板膜、管式膜等。
[0024]优选地，步骤(3)中温度为25-70°(:，例如可为25°(:、30°(:、40°(:、50°(:、55°(:、60°(:、65°C 或 70 °C 等，优选为 50-70 °C。
[0025]作为本发明所述聚合物导电多孔膜的制备方法的优选技术方案，一种聚合物导电多孔膜的制备方法，包括以下步骤:
[0026]纳米炭黑粒子14g在180g水中25°C进行超声分散2h，超声波功率为100w，然后高速搅拌2h，将聚氧乙烯6g加入其中，再加入季戊四醇双硬脂酸酯与聚苯胺的混合液84g，并在55°C条件下充分搅拌2h，搅拌速度为1500?1800r/min，获得均匀的动态膜铸膜液；将聚偏氟乙烯平板膜用水冲洗lOmin ;以动态膜铸膜液为待过滤液，以聚偏氟乙烯平板膜为过滤材料，在〇.1MPa的操作压力下，60°C温度下，采用错流加压沉积模式，连续运行30min，得到动态复合膜自然风干后，即得到所述的聚合物导电多孔膜。
[0027]有益效果
[0028]与现有技术相比，本发明所述的动态膜铸膜液不仅加入了导电粒子炭黑，使动态膜具有导电性能，还加入了可以与炭黑相互作用的季戊四醇双硬脂酸酯与聚苯胺的混合液，动态膜在过滤过程中保持结构稳定、分散性好并具通过共价键结合增强了拉伸强度和断裂伸长率，本发明所述聚合物导电多孔膜还具有很好的透光率。
【具体实施方式】
[0029]下面通过【具体实施方式】来进一步说明本发明的技术方案。
[0030]实施例1
[0031]将纳米炭黑粒子6g在188g水中25°C进行超声分散lh，超声波功率为100w，然后高速搅拌lh，搅拌速度为1500r/min，将聚乙烯醇6g加入其中，加入3g季戊四醇双硬脂酸酯与聚苯胺的混合液，且混合液中季戊四醇双硬脂酸酯与聚苯胺的摩尔比为1:5,在50°C条件下充分搅拌2h，搅拌速度为200r/min，获得均匀的动态膜铸膜液；将超高分子量聚乙烯中空纤维膜用水冲洗lOmin ;以动态膜铸膜液为待过滤液，以超高分子量聚乙烯中空纤维膜为过滤材料，在0.1MPa的操作压力下，70°C温度下，采用死端外加压沉积模式，连续运行15min，得到动态复合膜自然风干后，即得到所述的聚合物导电多孔膜。
[0032]经对比检测，未涂覆动态膜的超高分子量聚乙烯膜，其水通量为150.llV(m2.h)，泡点孔径为0.31 μm，电阻率大于1.ΟΧ 1010Ω.m ;涂覆动态膜的高分子量聚乙烯膜，其水通量100.4lV(m2.h)，泡点孔径为0.19 μm，电阻率为158 Ω.m，透光率为90.7%，拉伸强度为29.7MPa，断裂伸长率为588 %。
[0033]实施例2
[0034]将纳米炭黑粒子8g在184g水中25°C进行超声分散lh，超声波功率为150w，然后高速搅拌lh，搅拌速度为1800r/min，将