在含油废水中回收贵金属离子的功能膜的制备方法及应用

本发明涉及功能膜材料领域，具体涉及一种在含油废水中回收贵金属离子的功能膜的制备方法及其应用。

背景技术：

1、碳纳米管具有较大的比表面积、疏松多孔的网络结构，优异的机械性能，是构筑分离膜的理想材料，与其他超润湿膜相比，表面功能化和多孔网络微结构使其具有成为功能膜的先天优势。研究表明碳纳米管表面的官能团是提升其回收贵金属离子能力的重要因素，可利用强氧化性酸、双氧水对其氧化，或与一些含贵金属离子配体的聚合物接枝等手段使得碳纳米管的表面携带丰富的官能团，从而调控碳纳米管的物理化学性质，使其具有更优异的回收能力。但是，目前所报道的大多数分离膜仅仅只能从单一的水溶液中回收贵金属，而实际废水中的污染物成分往往比较复杂，导致碳纳米管膜在含油废水中回收贵金属离子的效果并不理想。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提出了一种在含油废水中回收贵金属离子的功能膜的制备方法及其应用。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种在含油废水中回收贵金属离子的功能膜的制备方法，包括以下步骤：

4、采用接枝聚合法将丙烯酸接枝到碳纳米管表面，得到cnts-paa；

5、利用己二酸二酰肼与羧基官能团反应得到酰肼官能团修饰的碳纳米管cnts-pah；

6、制备单层mxene纳米片；

7、基于cnts-pah以及mxene纳米片，通过真空抽滤法制备cnts-pah/mxene复合膜。

8、可选地，所述cnts-paa的制备方法包括以下步骤：cnts分散在丙酮中，超声处理；然后将减压蒸馏后的丙烯酸和重结晶的过氧化苯甲酰bpo加入到上述分散液中；所得产物cnts-paa用去离子水洗涤并在30℃下真空干燥。

9、可选地，所述cnts-pah的制备方法具体包括以下步骤：将cnts-paa分散到n,n-二甲基甲酰胺(dmf)中，再加入n,n'羰基二咪唑，将所得混合液加入到含己二酸二酰肼的dmf溶液中，产物cnts-pah通过过滤收集并在30℃下真空干燥。

10、可选地，所述制备单层mxene纳米片的方法包括以下步骤：将氟化锂加入到盐酸中制备刻蚀溶液；取ti3alc2粉末在冰水浴条件下加入到所述刻蚀溶液中，然后转移到油浴中搅拌；反应后得到的产物加去离子水离心洗涤多次后，在高转速下离心去除沉淀物，悬浮液冷冻干燥，得到ti3c2tx mxene纳米片。

11、可选地，所述通过真空抽滤法制备cnts-pah/mxene复合膜的方法包括以下步骤：将cnts-pah粉末分散在去离子水中，超声处理；然后将mxene纳米片分散在去离子水中并超声处理；再将mxene分散液和cnts-pah分散液混合，超声处理后抽滤成膜。

12、可选地，所述cnts-pah与mxene纳米片的用量的质量比为1:(0.1～0.5)。

13、上述的含油废水中回收贵金属离子的功能膜的制备方法制得的功能膜。

14、上述的功能膜在回收金属离子以及催化有机污染物中的应用。

15、本发明的有益效果：

16、对碳纳米管表面接枝了酰肼官能团(r-co-nhnh2)，酰肼官能团对水溶液中贵金属离子具有快速选择性还原能力。

17、其次引入了二维ti3c2tx mxene纳米片来解决油水分离效率不高的问题。mxene纳米片具有亲水性表面、大表面积、高电导率、丰富的表面官能团、氧化还原性能和高吸附能力，在水处理领域有着广泛的应用。

18、将mxene纳米片引入到碳纳米管膜体系中，一方面优化复合膜的表面润湿性，另一方面协同提升复合膜回收贵金属的能力，从而实现在油/水分离过程中直接回收贵金属离子。

技术特征：

1.一种在含油废水中回收贵金属离子的功能膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.基于cnts-pah以及mxene纳米片，通过真空抽滤法制备cnts-pah/mxene复合膜。根据权利要求1所述的在含油废水中回收贵金属离子的功能膜的制备方法，其特征在于，所述cnts-paa的制备方法包括以下步骤：cnts分散在丙酮中，超声处理；然后将减压蒸馏后的丙烯酸和重结晶的过氧化苯甲酰bpo加入到上述分散液中；所得产物cnts-paa用去离子水洗涤并在30℃下真空干燥。

3.根据权利要求1所述的在含油废水中回收贵金属离子的功能膜的制备方法，其特征在于，所述cnts-pah的制备方法具体包括以下步骤：将cnts-paa分散到dmf中，再加入n,n'羰基二咪唑，将所得混合液加入到含己二酸二酰肼的dmf溶液中，产物cnts-pah通过过滤收集并在30℃下真空干燥。

4.根据权利要求1所述的在含油废水中回收贵金属离子的功能膜的制备方法，其特征在于，所述制备单层mxene纳米片的方法包括以下步骤：将氟化锂加入到盐酸中制备刻蚀溶液；取ti3alc2粉末在冰水浴条件下加入到所述刻蚀溶液中，然后转移到油浴中搅拌；反应后得到的产物加去离子水离心洗涤多次后，在高转速下离心去除沉淀物，悬浮液冷冻干燥，得到ti3c2tx mxene纳米片。

5.根据权利要求1所述的在含油废水中回收贵金属离子的功能膜的制备方法，其特征在于，所述通过真空抽滤法制备cnts-pah/mxene复合膜的方法包括以下步骤：将cnts-pah粉末分散在去离子水中，超声处理；然后将mxene纳米片分散在去离子水中并超声处理；再将mxene分散液和cnts-pah分散液混合，超声处理后抽滤成膜。

6.根据权利要求5所述的在含油废水中回收贵金属离子的功能膜的制备方法，其特征在于，所述cnts-pah与mxene纳米片的用量的质量比为1:(0.1～0.5)。

7.权利要求1～6任一所述的含油废水中回收贵金属离子的功能膜的制备方法制得的功能膜。

8.权利要求7所述的功能膜在回收金属离子以及催化有机污染物中的应用。

技术总结
本发明公开了一种在含油废水中回收贵金属离子的功能膜的制备方法及应用，属于功能膜材料领域。该方法包括以下步骤：制备酰肼官能团修饰的碳纳米管CNTs‑PAH；首先采用接枝聚合法将丙烯酸接枝到碳纳米管表面，得到第一步产物CNTs‑PAA。再利用己二酸二酰肼与羧基官能团反应得到酰肼官能团修饰的碳纳米管(CNTs‑PAH)；制备单层MXene纳米片；基于CNTs‑PAH以及MXene，通过真空抽滤法制备CNTs‑PAH/MXene复合膜。

技术研发人员：李梦婷,牛晓涵,陈曦,晁敏,颜录科
受保护的技术使用者：长安大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4