抗污染膜及其制备方法

本发明属于膜材料，具体涉及一种抗污染膜，另外，本发明还涉及抗污染膜的制备方法。

背景技术：

1、膜材料因其卓越的过滤性能而在环保领域得到广泛应用，但膜污染是膜材料应用的最大障碍之一，随着过滤时间的延长，料液中的有机胶体、无机颗粒及微生物等均能够粘附在膜孔内或者膜表面，造成膜孔的部分甚至完全堵塞，进而导致膜材料通量和截留效果急剧下降。

2、对此，现有技术存在较多的方法来进行膜污染的防治，如利用酸碱等物质对污染的膜材料进行清洗，从而将膜表面和孔中的污染物进行清除，使得膜部分恢复过滤性能；但酸碱等物质的使用不仅会对有机膜材料造成不可逆的破坏，更会带来二次污染，增加运行维护成本，难以彻底解决问题。

3、现有技术还存在将抗菌材料，如银离子或纳米银负载至膜材料中，由于银系材料具有优异的抗菌效果，使得负载纳米银后的膜材料可以有效减少微生物在膜表面的粘附及生物膜的形成，具有良好的抗生物污染性能，从而可以延长膜材料的使用寿命。但小粒径纳米银在铸膜液配制和成膜过程中非常容易“团聚”，团聚长大后的纳米银不仅更容易脱落，其抗菌特性也会大幅度降低，同时负载在膜材料上的银离子易于脱落，这成为限制该方法广泛应用的一大难题。

4、为此，发明人在先申请了一种抗污染膜的制备方法(cn113069940a)，通过将npc-ag共混至膜材料中，从而能够提高纳米ag在膜材料中的结合力，防止其脱落，同时npc的使用使得ag能够均匀的分布在膜材料的表面，防止团聚现象的发生，从而极大地提高膜材料的抗污染性能。

5、在实现本发明的过程中，发明人发现，上述抗污染膜虽然能使得纳米银的分布更加均匀，加大了纳米银与水的接触面积从而提高抗污染效果，但是这也使得纳米银在水相中释放出ag+的速度过快，导致膜材料的抗污染性能不稳定、持续性低。

技术实现思路

1、基于上述背景问题，本发明旨在提供一种抗污染膜，包括npc-pvp-ag复合材料和膜材料，具有均衡且稳定的抗污染性能；本发明的另一目的是提供抗污染膜的制备方法。

2、为实现上述目的，一方面，本发明实施例提供的技术方案是：

3、抗污染膜，包括共混的膜材料和npc-pvp-ag复合材料，所述npc-pvp-ag复合材料中的pvp包覆在ag表面，且与npc键合。

4、在一个实施例中，所述膜材料在抗污染膜中的质量占比为14％-25％；所述npc-pvp-ag复合材料在抗污染膜中的质量占比为0.1％-2％。

5、在一个实施例中，所述npc粉末为zif材料。

6、在一个实施例中，所述膜材料为聚醚砜、聚砜、聚偏氟乙烯、醋酸纤维素、聚酰胺、壳聚糖中的一种或多种。

7、另一方面，本发明实施例提供一种抗污染膜的制备方法，包括以下步骤：

8、将npc粉末加入水中，超声分散得到npc分散液；将pvp溶解在所述npc分散液中，之后加入agno3溶液形成混合液，最后将所述混合液通过高压汞灯光照处理后进行离心、干燥、研磨即可得到npc-pvp-ag复合材料；

9、将所述npc-pvp-ag复合材料与膜材料共混、固化即可形成抗污染膜。

10、在一个实施例中，所述npc的添加量为1000-3000mg/l；所述pvp的添加量为10-100mg/l；所述agno3溶液的浓度为0.1-2.0mol/l。

11、在一个实施例中，所述npc粉末通过将zif-8前驱体粉末碳化后形成，所述zif-8前驱体粉末的制备包括以下步骤：

12、将六水合硝酸锌搅拌溶于无水甲醇中形成第一甲醇溶液；

13、将2-甲基咪唑加入无水甲醇中，经搅拌超声处理后形成第二甲醇溶液；

14、将所述第二甲醇溶液滴加至所述第一甲醇溶液中并搅拌混合形成混合甲醇溶液，将所述混合甲醇溶液离心、烘干后得到zif-8前驱体粉末。

15、进一步地，所述六水合硝酸锌的添加量为10-20g/l，所述2-甲基咪唑的添加量为20-40g/l。

16、进一步地，所述zif-8前驱体粉末的碳化包括以下步骤：

17、在氮气保护下，将装有zif-8前驱体粉末的半圆柱石英舟置于管式炉中煅烧，升温速率为5℃/min，温度升高至800-1000℃后保温6-10h，之后自然冷却即可得到npc粉末。

18、在一个实施例中，所述npc-pvp-ag复合材料与膜材料的共混、固化包括以下步骤：

19、将npc-pvp-ag复合材料加入到有机溶剂中，搅拌分散均匀后加入膜材料，并在50-70℃加热溶解，之后在常温下搅拌过夜以形成铸膜液；

20、将铸膜液在60-80℃下静置24h以去除微小气泡，之后将其冷却至室温；

21、在玻璃板上铺设无纺布，之后将铸膜液倒在无纺布上并均匀刮开，然后将玻璃板浸入凝胶浴中待其固化成膜，之后持续浸泡24h以使其相转化完全；所述凝胶浴为纯水、5％-10％的甲醇溶液、5％-10％的乙醇溶液中的一种。

22、与现有技术相比，本发明实施例至少具有以下效果：

23、1、本发明的抗污染膜包括npc-pvp-ag复合材料，pvp(聚乙烯吡咯烷酮)一方面可以包裹在纳米银表面起到稳定、保护和缓释的作用；另一方面可以和npc(纳米多孔碳)表面通过有机键结合，从而使纳米银颗粒稳定地分散在npc表面；第三方面，pvp也可以使npc-pvp-ag复合材料与膜材料表面的结合更加紧密，从而使npc-pvp-ag复合材料能够更稳定均匀地分散在膜材料中，进而有效防止纳米银从膜材料表面脱落，减缓膜材料抗污染性能的下降。即本发明的抗污染膜材料的抗污染性能均衡且稳定，从而保证了其抗污染的能力。

24、2、本发明以npc为纳米银的载体，npc具有比表面积大、孔道结构均一、刚性的框架、优良的化学性质及良好的热稳定性等优点；本发明还设置npc为zif材料，可以形成正十二面体笼状结构，较大的比表面积为纳米银提供了充足均匀的负载空间，且表面存在多个有机键，这使得npc-pvp-ag复合材料能够与有机膜材料之间结合更加紧密，极大地减少纳米银从膜材料表面脱落，进而提高抗污染性能。

25、3、本发明在制备npc-pvp-ag复合材料时，将npc制成粉末，这样能够更好地与pvp、agno3混合均匀；另外，本发明采用高压汞灯处理混合液，高压汞灯是玻壳内表面涂有荧光粉的高压汞蒸汽放电灯，其辐射的紫外线光谱加宽，且能够辐射出偏蓝绿的长波紫外线，通过其照射处理混合液，能够均匀地将银离子还原为零价纳米银，并且能够有效控制还原过程中的粒径生长。

技术特征：

1.抗污染膜，其特征在于，包括共混的膜材料和npc-pvp-ag复合材料，所述npc-pvp-ag复合材料中的pvp包覆在ag表面，且与npc键合。

2.根据权利要求1所述的抗污染膜，其特征在于，所述膜材料在抗污染膜中的质量占比为14％-25％；所述npc-pvp-ag复合材料在抗污染膜中的质量占比为0.1％-2％。

3.根据权利要求1所述的抗污染膜，其特征在于，所述npc粉末为zif材料。

4.根据权利要求1所述的抗污染膜，其特征在于，所述膜材料为聚醚砜、聚砜、聚偏氟乙烯、醋酸纤维素、聚酰胺、壳聚糖中的一种或多种。

5.如权利要求1-4任一所述的抗污染膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的抗污染膜的制备方法，其特征在于，所述npc的添加量为1000-3000mg/l；所述pvp的添加量为10-100mg/l；所述agno3溶液的浓度为0.1-2.0mol/l。

7.根据权利要求5所述的抗污染膜的制备方法，其特征在于，所述npc粉末通过将zif-8前驱体粉末碳化后形成，所述zif-8前驱体粉末的制备包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的抗污染膜的制备方法，其特征在于，所述六水合硝酸锌的添加量为10-20g/l，所述2-甲基咪唑的添加量为20-40g/l。

9.根据权利要求7所述的抗污染膜的制备方法，其特征在于，所述zif-8前驱体粉末的碳化包括以下步骤：

10.根据权利要求5所述的抗污染膜的制备方法，其特征在于，所述npc-pvp-ag复合材料与膜材料的共混、固化包括以下步骤：

技术总结
本发明提供一种抗污染膜及其制备方法，属于膜材料技术领域，抗污染膜包括共混的膜材料和NPC‑PVP‑Ag复合材料，所述NPC‑PVP‑Ag复合材料中的PVP包覆在Ag表面，且与NPC键合。抗污染膜的制备方法包括以下步骤：将NPC粉末分散在水中形成NPC分散液，将PVP溶解在所述NPC分散液中，之后加入AgNO<subgt;3</subgt;溶液形成混合液，最后将所述混合液通过高压汞灯光照处理后进行离心、干燥、研磨即可得到NPC‑PVP‑Ag复合材料；将所述NPC‑PVP‑Ag复合材料与膜材料共混、固化即可形成抗污染膜。本发明的抗污染膜具有均衡且稳定的抗污染性，解决了现有膜材料抗污染性能不稳定、持续性低的问题。

技术研发人员：张曼莹,怀燕瑾,乔逸夫,吴娟,梁国斌,高永
受保护的技术使用者：江苏理工学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13