本發(fā)明涉及一種ZnGaNO-聚合物自清潔雜化膜及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著社會的不斷發(fā)展，水資源匱乏和水污染日益嚴(yán)重的問題亟待解決。膜技術(shù)由于其高效、節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)點，成為21世紀(jì)最有發(fā)展?jié)摿Φ母呖萍贾?，已?jīng)被廣泛用于許多領(lǐng)域，比如水處理、制藥、生化等。然而，實際的長期生產(chǎn)使用中，膜不可避免地將受到污染，導(dǎo)致膜通量下降和使用壽命縮短，這是制約膜技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用的主要難題之一。人們研究并嘗試了多種方法來改善膜的抗污染性能，其中往膜基體中引入光催化性納米粒子獲得了廣泛的關(guān)注。所謂光催化性無機(jī)粒子可以在特定光源的照射下，逐步將吸附在膜上的污染物氧化最終生成二氧化碳和水等小分子，使膜具有自清潔性。最常見的光催化性無機(jī)粒子是二氧化鈦(TiO2)粒子，但是需在紫外光照下才能發(fā)揮光催化作用，即紫外光催化活性，這給實際應(yīng)用帶來不便且增加了運行成本。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明提供一種ZnGaNO-聚合物自清潔雜化膜及其制備方法，可有效解決上述問題。
本發(fā)明提供一種相轉(zhuǎn)化法制備ZnGaNO-聚合物自清潔雜化膜的方法，包括以下步驟：
S1，將ZnGaNO粒子分散于第一溶劑中，超聲分散均勻；
S2，將聚合物溶解于第一溶劑中，再加入ZnGaNO粒子的分散液，攪拌并超聲，得到鑄膜液；
S3，將配制好的鑄膜液靜置脫泡后，置于底物上，流動并擴(kuò)展；
S4，將涂有鑄膜液的底物呈水平放置浸入第二溶劑中，相轉(zhuǎn)化成膜，得到所述ZnGaNO-聚合物自清潔雜化膜，其中，所述第一溶劑為聚合物的良溶劑，所述第二溶劑為聚合物的不良溶劑。
作為進(jìn)一步改進(jìn)的，所述聚合物包括聚砜、聚醚砜、聚苯醚、溴化聚苯醚、聚偏氟乙烯、醋酸纖維素、聚丙烯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚酰亞胺、聚氯乙烯、聚丙烯腈或者其混合物。
作為進(jìn)一步改進(jìn)的，所述第一溶劑為包括N、N－二甲基甲酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、四氫呋喃或其混合物，所述第二溶劑包括水、甲醇、乙醇或其混合物。
作為進(jìn)一步改進(jìn)的，所述ZnGaNO粒子的直徑為50-500nm，厚度為10-50nm。
作為進(jìn)一步改進(jìn)的，在所述的鑄膜液中，每3.0～10mL第一溶劑中溶解有1g所述聚合物。
作為進(jìn)一步改進(jìn)的，在所述的鑄膜液中，所述ZnGaNO粒子的含量為所述聚合物質(zhì)量的0.01～10wt％。
本發(fā)明還提供一種根據(jù)上述方法所獲得的ZnGaNO-聚合物自清潔雜化膜，包括聚合物膜基底以及均勻分散于所述聚合物膜基底中的ZnGaNO粒子。
本發(fā)明提供的所述ZnGaNO-聚合物自清潔雜化膜及其制備方法，具有以下優(yōu)點：
1、在相轉(zhuǎn)化過程中，親水性的ZnGaNO粒子易于向膜表層遷移，所形成的雜化膜中膜表層ZnGaNO粒子粒子含量較多，有利于與污染物的接觸，提高抗污染性和自清潔能力；
2、親水性的ZnGaNO粒子促進(jìn)了相轉(zhuǎn)化過程中溶劑與非溶劑的交換，形成的膜孔變大，膜表面親水性也增大，水滲透性增加；
3、所述ZnGaNO-聚合物自清潔雜化膜，多為超濾膜，具有良好的親水性、良好的分離性能和抗污染性能；在可見光光照下能夠?qū)崿F(xiàn)自清潔，并且具有良好的膜結(jié)構(gòu)和性能的穩(wěn)定性；
4、本制備方法還具有操作簡單，條件溫和，生產(chǎn)成本低，具有廣闊的生產(chǎn)和應(yīng)用前景。
附圖說明
圖1是本發(fā)明制備ZnGaNO-聚合物自清潔雜化膜的流程圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明?？梢岳斫獾氖?，此處所描述的具體實施例僅用于解釋本發(fā)明，而非對本發(fā)明的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分而非全部結(jié)構(gòu)。
請參照圖1，本發(fā)明實施例提供一種相轉(zhuǎn)化法制備ZnGaNO-聚合物自清潔雜化膜的方法，包括以下步驟：
S1，將ZnGaNO粒子分散于第一溶劑中，超聲分散均勻；
S2，將聚合物溶解于第一溶劑中，再加入ZnGaNO粒子的分散液，攪拌并超聲，得到鑄膜液；
S3，將配制好的鑄膜液靜置脫泡后，置于底物上，流動并擴(kuò)展；
S4，將涂有鑄膜液的底物呈水平放置浸入第二溶劑中，相轉(zhuǎn)化成膜，得到所述ZnGaNO-聚合物自清潔雜化膜，其中，所述第一溶劑為聚合物的良溶劑，所述第二溶劑為聚合物的不良溶劑。
在步驟S1中，所述的第一溶劑為包括N、N－二甲基甲酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、四氫呋喃或其混合物。所述ZnGaNO粒子的直徑為50-500nm，厚度為10-50nm。優(yōu)選的，所述ZnGaNO粒子的直徑為100-300nm，厚度為20-30nm。
在步驟S2中，所述聚合物包括聚砜、聚醚砜、聚苯醚、溴化聚苯醚、聚偏氟乙烯、醋酸纖維素、聚丙烯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚酰亞胺、聚氯乙烯、聚丙烯腈或者其混合物。優(yōu)選的，在所述的鑄膜液中，每3.0～10mL第一溶劑中溶解有1g所述聚合物。另外，在所述的鑄膜液中，所述ZnGaNO粒子的含量為所述聚合物質(zhì)量的0.01～10wt％。優(yōu)選的，所述ZnGaNO粒子的含量為所述聚合物質(zhì)量的0.1～5wt％。
在步驟S4中，所述第二溶劑包括水、甲醇、乙醇或其混合物。優(yōu)選為水。在相轉(zhuǎn)化過程中，親水性的ZnGaNO粒子易于向膜表層遷移，所形成的雜化膜中膜表層ZnGaNO粒子粒子含量較多。
本發(fā)明實施例還提供一種根據(jù)上述方法所獲得的ZnGaNO-聚合物自清潔雜化膜，包括聚合物膜基底以及均勻分散于所述聚合物膜基底中的ZnGaNO粒子。所述聚合物膜基底表層上ZnGaNO粒子的含量大于所述聚合物膜內(nèi)部中ZnGaNO粒子的含量。
實施例1
將0.005g、0.01g ZnGaNO粒子分別分散于1.8mL N-甲基吡咯烷酮(NMP)中，將1g聚砜溶解于4mL NMP中；再將ZnGaNO分散液加入聚砜溶液中，攪拌，并進(jìn)行超聲處理，得到均勻鑄膜液；將配制好的鑄膜液靜置脫泡后，用玻璃棒直接涂敷于潔凈的玻璃板上；將玻璃板呈水平放置浸入30℃的水浴，制得的膜用大量清水沖洗以除去膜中殘留的溶劑，并在水中保存。
在操作壓力為0.2MPa下，經(jīng)測定，所得的ZnGaNO粒子的含量為0.5％、1％的ZnGaNO-聚砜雜化超濾膜的純水通量分別為254L/m2h、356L/m2h(相同參數(shù)下制備的純聚砜超濾膜的純水通量僅為189L/m2h)，對濃度為0.5g/L的牛血清白蛋白水溶液的截留率保持在90％以上。由實施例1-2可知，在一定含量范圍內(nèi)，雜化膜的水滲透性隨著ZnGaNO粒子的含量增加而逐漸增加。
實施例2
將0.01g ZnGaNO粒子分散于1.8mL N-甲基吡咯烷酮(NMP)中，將1g聚砜溶解于4mL NMP中；再將ZnGaNO分散液加入聚砜溶液中，攪拌，并進(jìn)行超聲處理，得到均勻鑄膜液；將配制好的鑄膜液靜置脫泡后，用玻璃棒直接涂敷于潔凈的玻璃板上；將玻璃板呈水平放置浸入30℃的水浴，制得的膜用大量清水沖洗以除去膜中殘留的溶劑，并在水中保存。
在操作壓力為0.2MPa下，經(jīng)測定所得的含ZnGaNO-聚砜雜化超濾膜的純水通量為356L/m2h。膜在經(jīng)過甲基藍(lán)污染后，純水通量降為84L/m2h，在可見光燈源下照射30min后，膜表面吸附的甲基藍(lán)基本降解，藍(lán)色消失，純水通量恢復(fù)率高達(dá)92％，自清潔效果好。且經(jīng)過三次的污染自清潔過程后，膜性能依然保持良好。
注意，上述僅為本發(fā)明的較佳實施例及所運用技術(shù)原理。本領(lǐng)域技術(shù)人員會理解，本發(fā)明不限于這里所述的特定實施例，對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說能夠進(jìn)行各種明顯的變化、重新調(diào)整和替代而不會脫離本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，雖然通過以上實施例對本發(fā)明進(jìn)行了較為詳細(xì)的說明，但是本發(fā)明不僅僅限于以上實施例，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的情況下，還可以包括更多其他等效實施例，而本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求范圍決定。