CN109999677A - 一种用于水深度处理的梯度功能有机-无机杂化膜及其制备方法 - Google Patents

一种用于水深度处理的梯度功能有机-无机杂化膜及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种用于水深度处理的梯度功能有机‑无机杂化膜及其制备方法，包括以下步骤：S1.铸膜液的制备：所述铸膜液均按质量百分比进行计算，其组成由以下原料制成：N‑甲基吡咯烷酮70～80％、界面聚合改性的磁性纳米粒子0.01～5％、聚乙二醇(400)5～8％、聚乙二醇(20000)2～6％和聚偏氟乙烯10～20％；S2.制膜：在外部磁场作用下，将所述铸膜液均匀涂覆在不锈钢板上，经预蒸发后进入凝固浴中成型，制得纳米粒子在膜截面梯度分布的PVDF有机膜‑无机杂化膜，能够显著提高杂化膜的水通量、断裂强度和韧性。

Description

一种用于水深度处理的梯度功能有机-无机杂化膜及其制备 方法
技术领域
本发明涉及膜材料技术领域，具体涉及一种用于水深度处理的梯度功能有机-无机杂化膜及其制备方法。
背景技术
膜分离技术作为一种新兴的高效分离技术，被广泛应用于化学化工、环境保护、轻工纺织、石油加工、生物医药、能源工程等。其中聚偏氟乙烯(PVDF)膜已成为最受人们欢迎的膜材料之一。这主要归功于PVDF作为一种具备极好的耐气候性和化学稳定性的新型氟碳热塑性材料，在室温下放置于室外二十年也不会发生变脆或者龟裂的情况。
PVDF有机-无机杂化膜的制备主要采用沉淀相转化法，通过选用不同溶剂、不同添加剂、不同制膜工艺，可获得不同性能的膜材料。目前，研究人员通常以简单的共混形式来制备有机-无机杂化膜，通过实验也证实了这些纳米粒子的加入能适当改善有机-无机杂化膜的导电性、透水性、亲水性以及机械性能等。但多数情况下随着纳米粒子的大量加入，往往会出现纳米粒子在膜内部严重聚集的情况，反而会破坏膜的机械性能。
发明内容
本发明的发明目的之一是，针对上述问题，提供一种用于水深度处理的梯度功能有机-无机杂化膜的制备方法，通过在外部磁场作用下，采用添加有界面聚合改性的磁性纳米粒子的铸膜液制备，能够显著提高用于水深度处理膜的水通量、断裂强度和韧性。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种用于水深度处理的梯度功能有机-无机杂化膜及其制备方法，包括以下步骤：
S1.铸膜液的制备：将界面聚合改性的磁性纳米粒子超声分散于N-甲基吡咯烷酮中，然后加入聚乙二醇(400)、聚乙二醇(20000)和聚偏氟乙烯充分混合、搅拌、加热，静置脱泡得到均匀的铸膜液；所述铸膜液按照质量百分比由以下原料制成：N-甲基吡咯烷酮70～80％、界面聚合改性的磁性纳米粒子0.01～5％、聚乙二醇(400)5～8％、聚乙二醇(20000)2～6％和聚偏氟乙烯10～20％。
所述界面聚合改性的磁性纳米粒子为聚酰胺界面聚合改性的磁性海泡石、磁性埃洛石和磁性氧化石墨烯。
S2.制膜：在外部磁场作用下，将所述铸膜液均匀涂覆在不锈钢板上，然后预蒸发后进入凝固浴中成型，制得梯度功能有机膜-无机杂化膜。
优选的，步骤S1中，将磁性海泡石/磁性埃洛石/磁性氧化石墨烯超声分散在间苯二胺的水溶液中，超声30～90min后进行高速机械搅拌，然后向间苯二胺的水溶液中缓慢滴加均苯三甲酰氯的正己烷溶液，控制滴加的时间在20min内，均匀反应20～40min后进行抽滤；最后放入60～80℃的真空烘箱中干燥10～15h，研磨粉碎得到聚酰胺界面聚合改性的磁性海泡石/磁性埃洛石/磁性氧化石墨烯。
优选的，步骤S1中，先将界面聚合改性的磁性纳米粒子加入到1/2的N-甲基吡咯烷酮中超声分散彻底，然后加入剩余的N-甲基吡咯烷酮、聚乙二醇(400)、聚乙二醇(20000)和聚偏氟乙烯。
优选的，步骤S1中，所述加热为在60～90℃恒温水浴锅中加热4～6h，然后在此温度下关闭机械搅拌，静置5～7h以脱除搅拌时产生的气泡。
优选的，步骤S2中，所述外部磁场强度为8000～15000高斯。
优选的，步骤S2中，所述外部磁场采用的磁铁为高强力磁铁棒，直径38mm，长度50cm。
优选的，步骤S2中，所述预蒸发时间即为外部磁场作用时间，为2～6min。
优选的，所述铸膜液按照质量百分比由以下原料制成：N-甲基吡咯烷酮75％、界面聚合改性的磁性纳米粒子2％、聚乙二醇(400)6％、聚乙二醇(20000)4％和聚偏氟乙烯13％。
本发明的另一发明目的是，针对上述问题，提供一种具有梯度功能的聚偏氟乙烯有机-无机杂化膜的，采用所述的用于水深度处理的梯度功能有机-无机杂化膜制备方法制造。
由于采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：
1.本发明制备的用于水深度处理的具有梯度功能分布结构的聚偏氟乙烯有机-无机杂化膜，通过在外部磁场作用下，采用添加有界面聚合改性的磁性纳米粒子的铸膜液制备，能够显著提高用于水深度处理膜的水通量、断裂强度和韧性。
在铸膜液中加入聚酰胺界面聚合改性的磁性纳米粒子，由于纳米粒子表面富含大量的极性基团，增加了与PVDF分子链的相互作用，改善了无机纳米粒子与有机物基质间的界面粘合作用，从而提升了有机-无机杂化膜的机械性能，提高了膜的断裂强度和伸长率。
2.本发明制备的用于水深度处理的具有梯度功能分布结构的聚偏氟乙烯有机-无机杂化膜，磁性纳米粒子在制备过程中引入高速剪切作用，大大提高了磁性纳米粒子的尺寸均一性。磁性纳米粒子在进行聚酰胺界面聚合改性时，引入超声辅助作用有效避免了纳米粒子之间的团聚效应。
3.本发明制备的用于水深度处理的具有梯度功能分布结构的聚偏氟乙烯有机-无机杂化膜，将纳米粒子先进行磁改性，在对其表面进行聚酰胺界面聚合改性，最后在膜的制备过程中引入外部强磁场，以达到改善纳米粒子在膜内部的分布和分散问题，最终实现纳米粒子在膜内部的梯度分布，以提升PVDF膜在环境保护和水源过滤净化等方面的深入应用。
说明书附图
图1为实施例1制备的有机-无机杂化膜的截面SEM图，放大尺寸在30μm；
图2为实施例1制备的有机-无机杂化膜的截面局部放大SEM图，放大尺寸在2μm；
图3为实施例1制备的有机-无机杂化膜的表面SEM图，放大尺寸在200nm。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例和附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种用于水深度处理的梯度功能有机-无机杂化膜及其制备方法，包括以下步骤：
S1.铸膜液的制备：将界面聚合改性的磁性纳米粒子超声分散于N-甲基吡咯烷酮中，然后加入聚乙二醇(400)、聚乙二醇(20000)和聚偏氟乙烯充分混合、搅拌、加热，静置脱泡得到均匀的铸膜液；
所述铸膜液按照质量百分比由以下原料制成：N-甲基吡咯烷酮75％、界面聚合改性的磁性纳米粒子0.01％、聚乙二醇(400)6％、聚乙二醇(20000)4％和聚偏氟乙烯14.99％。
所述界面聚合改性的磁性纳米粒子为质量比为6:4:4的聚酰胺界面聚合改性的磁性海泡石、磁性埃洛石和磁性氧化石墨烯。
先将界面聚合改性的磁性纳米粒子加入到1/2的N-甲基吡咯烷酮中超声分散彻底，然后加入剩余的N-甲基吡咯烷酮、聚乙二醇(400)、聚乙二醇(20000)和聚偏氟乙烯。
所述加热为在75℃恒温水浴锅中加热5h，然后在此温度下关闭机械搅拌，静置6h以脱除搅拌时产生的气泡。
所述界面聚合改性的磁性纳米粒子的制备过程包括：
(1)高速剪切作用下共沉淀法制备磁性海泡石、磁性埃洛石和磁性氧化石墨烯；
取5.8g六水合氯化铁、2.5g七水合硫酸亚铁、1.0g海泡石同时加入250mL的烧杯中，然后加入100mL去离子水超声30min使其完全溶解，随后倒入三口烧瓶中，在氮气保护和高速机械搅拌(转速10000r/min)下水浴加热至85℃，当温度达到恒温水浴锅设定温度85℃时，开始向三口烧瓶内缓慢滴加7.5mL氨水，溶液内立即有黑色产物生成，继续反应30min后，用磁铁吸引产物并分别，用去离子水洗洗涤黑色产物至中性，再经高速离心(转速10000r/min，时间：5min)后放入70℃的真空干燥干燥2h，研磨粉碎后放入密封袋中待测和备用。
磁性埃洛石和磁性氧化石墨烯的制备过程同磁性海泡石。
(2)超声辅助下进行界面聚合改性磁性海泡石、磁性埃洛石和磁性氧化石墨烯。
称取0.2g的磁性海泡石，超声分散在间苯二胺的水溶液(间苯二胺的浓度0.006mol/L)中，超声1h小时后进行高速机械搅拌，然后在间苯二胺的水溶液中缓慢滴加均苯三甲酰氯的正己烷溶液(均苯三甲酰氯的浓度0.01mol/L)，控制滴加的时间在20min内。均匀反应30min后进行抽滤，放入70℃的真空烘箱中干燥12h,研磨粉碎后放入密封袋中待测和备用。
界面聚合改性磁性埃洛石和磁性氧化石墨烯的过程同界面聚合改性海泡石。
S2.制膜：在外部磁场作用下，将所述铸膜液均匀涂覆在不锈钢板上，然后预蒸发后进入凝固浴中成型，制得梯度功能有机膜-无机杂化膜。
所述外部磁场强度为10000高斯。所述外部磁场采用的磁铁为高强力磁铁棒，直径38mm，长度50cm。
所述预蒸发时间即为外部磁场作用时间，为4min。
实施例2
一种用于水深度处理的梯度功能有机-无机杂化膜，其制备方法，包括以下步骤：
S1..铸膜液的制备：将界面聚合改性的磁性纳米粒子超声分散于N-甲基吡咯烷酮中，然后加入聚乙二醇(400)、聚乙二醇(20000)和聚偏氟乙烯充分混合、搅拌、加热，静置脱泡得到均匀的铸膜液；
所述铸膜液按照质量百分比由以下原料制成：N-甲基吡咯烷酮75％、界面聚合改性的磁性纳米粒子0.5％、聚乙二醇(400)6％、聚乙二醇(20000)4％和聚偏氟乙烯14.5％。
所述界面聚合改性的磁性纳米粒子为质量比为6:4:4的聚酰胺界面聚合改性的磁性海泡石、磁性埃洛石和磁性氧化石墨烯。
其他步骤同实施例1。
实施例3
一种用于水深度处理的梯度功能有机-无机杂化膜，其制备方法，包括以下步骤：
S1..铸膜液的制备：将界面聚合改性的磁性纳米粒子超声分散于N-甲基吡咯烷酮中，然后加入聚乙二醇(400)、聚乙二醇(20000)和聚偏氟乙烯充分混合、搅拌、加热，静置脱泡得到均匀的铸膜液；
所述铸膜液按照质量百分比由以下原料制成：N-甲基吡咯烷酮75％、界面聚合改性的磁性纳米粒子1％、聚乙二醇(400)6％、聚乙二醇(20000)4％和聚偏氟乙烯14％。
所述界面聚合改性的磁性纳米粒子为质量比为6:4:4的聚酰胺界面聚合改性的磁性海泡石、磁性埃洛石和磁性氧化石墨烯。
其他步骤同实施例1。
实施例4
一种用于水深度处理的梯度功能有机-无机杂化膜，其制备方法，包括以下步骤：
S1..铸膜液的制备：将界面聚合改性的磁性纳米粒子超声分散于N-甲基吡咯烷酮中，然后加入聚乙二醇(400)、聚乙二醇(20000)和聚偏氟乙烯充分混合、搅拌、加热，静置脱泡得到均匀的铸膜液；
所述铸膜液按照质量百分比由以下原料制成：N-甲基吡咯烷酮75％、界面聚合改性的磁性纳米粒子2％、聚乙二醇(400)6％、聚乙二醇(20000)4％和聚偏氟乙烯13％。
所述界面聚合改性的磁性纳米粒子为质量比为6:4:4的聚酰胺界面聚合改性的磁性海泡石、磁性埃洛石和磁性氧化石墨烯。
其他步骤同实施例1。
实施例5
一种用于水深度处理的梯度功能有机-无机杂化膜，其制备方法，包括以下步骤：
S1..铸膜液的制备：将界面聚合改性的磁性纳米粒子超声分散于N-甲基吡咯烷酮中，然后加入聚乙二醇(400)、聚乙二醇(20000)和聚偏氟乙烯充分混合、搅拌、加热，静置脱泡得到均匀的铸膜液；
所述铸膜液按照质量百分比由以下原料制成：N-甲基吡咯烷酮75％、界面聚合改性的磁性纳米粒子3％、聚乙二醇(400)6％、聚乙二醇(20000)4％和聚偏氟乙烯12％。
所述界面聚合改性的磁性纳米粒子为质量比为6:4:4的聚酰胺界面聚合改性的磁性海泡石、磁性埃洛石和磁性氧化石墨烯。
其他步骤同实施例1。
实施例6
一种用于水深度处理的梯度功能有机-无机杂化膜，其制备方法，包括以下步骤：
S1..铸膜液的制备：将界面聚合改性的磁性纳米粒子超声分散于N-甲基吡咯烷酮中，然后加入聚乙二醇(400)、聚乙二醇(20000)和聚偏氟乙烯充分混合、搅拌、加热，静置脱泡得到均匀的铸膜液；
所述铸膜液按照质量百分比由以下原料制成：N-甲基吡咯烷酮75％、界面聚合改性的磁性纳米粒子4％、聚乙二醇(400)6％、聚乙二醇(20000)4％和聚偏氟乙烯11％。
所述界面聚合改性的磁性纳米粒子为质量比为6:4:4的聚酰胺界面聚合改性的磁性海泡石、磁性埃洛石和磁性氧化石墨烯。
其他步骤同实施例1。
实施例7
一种用于水深度处理的梯度功能有机-无机杂化膜，其制备方法，包括以下步骤：
S1..铸膜液的制备：将界面聚合改性的磁性纳米粒子超声分散于N-甲基吡咯烷酮中，然后加入聚乙二醇(400)、聚乙二醇(20000)和聚偏氟乙烯充分混合、搅拌、加热，静置脱泡得到均匀的铸膜液；
所述铸膜液按照质量百分比由以下原料制成：N-甲基吡咯烷酮75％、界面聚合改性的磁性纳米粒子5％、聚乙二醇(400)6％、聚乙二醇(20000)4％和聚偏氟乙烯10％。
所述界面聚合改性的磁性纳米粒子为质量比为6:4:4的聚酰胺界面聚合改性的磁性海泡石、磁性埃洛石和磁性氧化石墨烯。
其他步骤同实施例1。
实施例8
一种用于水深度处理的梯度功能有机-无机杂化膜，其制备方法，包括以下步骤：
S1..铸膜液的制备：将界面聚合改性的磁性纳米粒子超声分散于N-甲基吡咯烷酮中，然后加入聚乙二醇(400)、聚乙二醇(20000)和聚偏氟乙烯充分混合、搅拌、加热，静置脱泡得到均匀的铸膜液；
所述铸膜液按照质量百分比由以下原料制成：N-甲基吡咯烷酮68％、界面聚合改性的磁性纳米粒子2％、聚乙二醇(400)6％、聚乙二醇(20000)4％和聚偏氟乙烯20％。
所述界面聚合改性的磁性纳米粒子为质量比为6:4:4的聚酰胺界面聚合改性的磁性海泡石、磁性埃洛石和磁性氧化石墨烯。
其他步骤同实施例1。
对比例1
一种用于水深度处理的梯度功能有机-无机杂化膜，其制备方法，包括以下步骤：
S1.铸膜液的制备：将界面聚合改性的磁性纳米粒子超声分散于N-甲基吡咯烷酮中，然后加入聚乙二醇(400)、聚乙二醇(20000)和PVDF聚合物充分混合、搅拌、加热，静置脱泡得到均匀的铸膜液；
所述铸膜液按照质量百分比由以下原料制成：N-甲基吡咯烷酮74％、聚乙二醇(400)6％、聚乙二醇(20000)4％和PVDF聚合物16％。
其他步骤同实施例1。
对比例2
一种用于水深度处理的梯度功能有机-无机杂化膜，其制备方法，包括以下步骤：
S1.铸膜液的制备：将界面聚合改性的磁性纳米粒子超声分散于N-甲基吡咯烷酮中，然后加入聚乙二醇(400)、聚乙二醇(20000)和PVDF聚合物充分混合、搅拌、加热，静置脱泡得到均匀的铸膜液；
所述铸膜液按照质量百分比由以下原料制成：N-甲基吡咯烷酮75％、界面聚合改性的磁性纳米粒子3％、聚乙二醇(400)6％、聚乙二醇(20000)4％和聚偏氟乙烯12％。
所述界面聚合改性的磁性纳米粒子为聚酰胺界面聚合改性的磁性海泡石。
其他步骤同实施例1。
对比例3
一种用于水深度处理的梯度功能有机-无机杂化膜，其制备方法，包括以下步骤：
S1.铸膜液的制备：将界面聚合改性的磁性纳米粒子超声分散于N-甲基吡咯烷酮中，然后加入聚乙二醇(400)、聚乙二醇(20000)和PVDF聚合物充分混合、搅拌、加热，静置脱泡得到均匀的铸膜液；
所述铸膜液按照质量百分比由以下原料制成：N-甲基吡咯烷酮75％、界面聚合改性的磁性纳米粒子3％、聚乙二醇(400)6％、聚乙二醇(20000)4％和聚偏氟乙烯12％。
所述界面聚合改性的磁性纳米粒子为聚酰胺界面聚合改性的磁性埃洛石。
其他步骤同实施例1。
对比例4
一种用于水深度处理的梯度功能有机-无机杂化膜，其制备方法，包括以下步骤：
S1.铸膜液的制备：将界面聚合改性的磁性纳米粒子超声分散于N-甲基吡咯烷酮中，然后加入聚乙二醇(400)、聚乙二醇(20000)和PVDF聚合物充分混合、搅拌、加热，静置脱泡得到均匀的铸膜液；
所述铸膜液按照质量百分比由以下原料制成：N-甲基吡咯烷酮75％、界面聚合改性的磁性纳米粒子3％、聚乙二醇(400)6％、聚乙二醇(20000)4％和聚偏氟乙烯12％。
所述界面聚合改性的磁性纳米粒子为聚酰胺界面聚合改性的磁性氧化石墨烯。
其他步骤同实施例1。
对比例5
一种用于水深度处理的梯度功能有机-无机杂化膜，其制备方法，包括以下步骤：
S1.铸膜液的制备：将界面聚合改性的磁性纳米粒子超声分散于N-甲基吡咯烷酮中，然后加入聚乙二醇(400)、聚乙二醇(20000)和PVDF聚合物充分混合、搅拌、加热，静置脱泡得到均匀的铸膜液；
所述铸膜液按照质量百分比由以下原料制成：N-甲基吡咯烷酮75％、界面聚合改性的磁性纳米粒子3％、聚乙二醇(400)6％、聚乙二醇(20000)4％和聚偏氟乙烯12％。
所述界面聚合改性的磁性纳米粒子为质量比为6:4的聚酰胺界面聚合改性的磁性海泡石和磁性氧化石墨烯。
其他步骤同实施例1。
对比例6
一种用于水深度处理的梯度功能有机-无机杂化膜，其制备方法，包括以下步骤：
S1.铸膜液的制备：将界面聚合改性的磁性纳米粒子超声分散于N-甲基吡咯烷酮中，然后加入聚乙二醇(400)、聚乙二醇(20000)和PVDF聚合物充分混合、搅拌、加热，静置脱泡得到均匀的铸膜液；
所述铸膜液按照质量百分比由以下原料制成：N-甲基吡咯烷酮75％、界面聚合改性的磁性纳米粒子3％、聚乙二醇(400)6％、聚乙二醇(20000)4％和聚偏氟乙烯12％。
所述界面聚合改性的磁性纳米粒子为质量比为6:4:4的聚酰胺界面聚合改性的磁性海泡石和磁性埃洛石。
其他步骤同实施例1。
对实施例1-8和对比例1-6的膜进行纯水通量测试、机械性能测试、孔隙率、接触角测试，结果见下表1。
表1不同实施例对应的膜性能测试结果
从表1可看出，本发明制备的用于水深度处理的梯度功能有机-无机杂化膜，能够显著提高膜最终的水通量、断裂强度和韧性。
从实施例1-7、对比例1结合表1可看出，添加少量的聚酰胺改性的磁性纳米粒子膜的水通量就会显著增加。而过多的增加聚酰胺改性的磁性纳米粒子的添加量，并不能使其水通量的持续增加。添加1～3％的聚酰胺改性的磁性纳米粒子均具有较好的效果。因此，应该严格控制加入量。
从实施例4、实施例8结合表1可看出，相同制膜条件下，聚合物的含量增加时，膜的水通量会有所降低、膜的力学性能也降低。
从实施例3、对比例2-6结合表1可看出，相同制膜条件下，同时添加两种不同的聚酰胺改性的磁性纳米粒子时，膜的综合性能好于添加单一的聚酰胺改性的磁性纳米粒子，添加三种不同的聚酰胺改性的磁性纳米粒子，即聚酰胺改性的磁性海泡石、磁性埃洛石和磁性氧化石墨烯，改善效果最好，说明不同的纳米粒子在磁场作用下，分散更均匀，增加了与PVDF分子链的相互作用，效果更显著。
上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。

Claims (9)

1.一种用于水深度处理的梯度功能有机-无机杂化膜的其制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.铸膜液的制备：将界面聚合改性的磁性纳米粒子超声分散于N-甲基吡咯烷酮中，然后加入聚乙二醇(400)、聚乙二醇(20000)和聚偏氟乙烯充分混合、搅拌、加热，静置脱泡得到均匀的铸膜液；所述铸膜液按照质量百分比由以下原料制成：N-甲基吡咯烷酮70～80％、界面聚合改性的磁性纳米粒子0.01～5％、聚乙二醇(400)5～8％、聚乙二醇(20000)2～6％和聚偏氟乙烯10～20％；
所述界面聚合改性的磁性纳米粒子为质量比为5～10:3～5:3～5的聚酰胺界面聚合改性的磁性海泡石、磁性埃洛石和磁性氧化石墨烯；
S2.制膜：在外部磁场作用下，将所述铸膜液均匀涂覆在不锈钢板上，然后预蒸发后进入凝固浴中成型，制得梯度功能有机膜-无机杂化膜。
2.根据权利要求1所述的用于水深度处理的梯度功能有机-无机杂化膜的制备方法，其特征在于，步骤S1中，将磁性海泡石/磁性埃洛石/磁性氧化石墨烯超声分散在间苯二胺的水溶液中，超声30～90min后进行高速机械搅拌，然后向间苯二胺的水溶液中缓慢滴加均苯三甲酰氯的正己烷溶液，控制滴加的时间在20min内，均匀反应20～40min后进行抽滤；最后放入60～80℃的真空烘箱中干燥10～15h，研磨粉碎得到聚酰胺界面聚合改性的磁性海泡石/磁性埃洛石/磁性氧化石墨烯。
3.根据权利要求1所述的用于水深度处理的梯度功能有机-无机杂化膜的制备方法，其特征在于，步骤S1中，先将界面聚合改性的磁性纳米粒子加入到1/2的N-甲基吡咯烷酮中超声分散彻底，然后加入剩余的N-甲基吡咯烷酮、聚乙二醇(400)、聚乙二醇(20000)和聚偏氟乙烯。
4.根据权利要求1所述的用于水深度处理的梯度功能有机-无机杂化膜的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述加热为在60～90℃恒温水浴锅中加热4～6h，然后在此温度下关闭机械搅拌，静置5～7h以脱除搅拌时产生的气泡。
5.根据权利要求1所述的用于水深度处理的梯度功能有机-无机杂化膜的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述外部磁场强度为8000～15000高斯。
6.根据权利要求5所述的用于水深度处理的梯度功能有机-无机杂化膜的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述外部磁场采用的磁铁为高强力磁铁棒，直径38mm，长度50cm。
7.根据权利要求1所述的用于水深度处理的梯度功能有机-无机杂化膜的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述预蒸发时间即为外部磁场作用时间，为2～6min。
8.根据权利要求1所述的用于水深度处理的梯度功能有机-无机杂化膜的制备方法，其特征在于，所述铸膜液按照质量百分比由以下原料制成：N-甲基吡咯烷酮75％、界面聚合改性的磁性纳米粒子2％、聚乙二醇(400)6％、聚乙二醇(20000)4％和聚偏氟乙烯13％。
9.一种用于水深度处理的梯度功能有机-无机杂化膜，其特征在于，采用任一权利要求1-8所述的用于水深度处理的梯度功能有机-无机杂化膜的制备方法制造。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110975635A (zh) * 2019-11-11 2020-04-10 北京航空航天大学 一种磁性流体/多孔网复合膜及其制备方法与应用
CN113912884A (zh) * 2021-11-10 2022-01-11 贵州省材料产业技术研究院 一种柔性电磁屏蔽聚醚砜膜的制备方法

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060201874A1 (en) * 2005-03-11 2006-09-14 Bha Technologies, Inc. Composite membrane
CN101088594A (zh) * 2007-07-11 2007-12-19 湖北工业大学 一种高渗透通量管式多孔膜的制备方法
WO2013023006A2 (en) * 2011-08-08 2013-02-14 California Institute Of Technology Filtration membranes, and related nano and/or micro fibers, composites, methods and systems
CN104383821A (zh) * 2014-09-12 2015-03-04 天津工业大学 具有亲水性及光催化降解污染物功能的有机-无机复合分离膜的制备方法
US20160074812A1 (en) * 2014-09-15 2016-03-17 Massachusetts Institute Of Technology Energy-Efficient Conductive-Gap Membrane Distillation
WO2016074683A1 (en) * 2014-11-11 2016-05-19 Lundorf Pedersen Materials Aps Method for identification of molecules with desired characteristics
CN106076132A (zh) * 2016-06-27 2016-11-09 天津工业大学 一种氧化石墨烯改性聚酰胺复合纳滤膜及其制备方法
CN107715700A (zh) * 2017-11-24 2018-02-23 中国科学院烟台海岸带研究所 一种高盐废水处理用耐腐抗污膜及其制备方法和应用
CN108404688A (zh) * 2018-03-29 2018-08-17 同济大学 一种改性半芳香聚酰胺膜及其制备方法
CN109058657A (zh) * 2018-08-23 2018-12-21 成都新柯力化工科技有限公司 一种含氧化石墨烯防腐层的耐腐蚀管材及其制备方法

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060201874A1 (en) * 2005-03-11 2006-09-14 Bha Technologies, Inc. Composite membrane
CN101088594A (zh) * 2007-07-11 2007-12-19 湖北工业大学 一种高渗透通量管式多孔膜的制备方法
WO2013023006A2 (en) * 2011-08-08 2013-02-14 California Institute Of Technology Filtration membranes, and related nano and/or micro fibers, composites, methods and systems
CN104383821A (zh) * 2014-09-12 2015-03-04 天津工业大学 具有亲水性及光催化降解污染物功能的有机-无机复合分离膜的制备方法
US20160074812A1 (en) * 2014-09-15 2016-03-17 Massachusetts Institute Of Technology Energy-Efficient Conductive-Gap Membrane Distillation
WO2016074683A1 (en) * 2014-11-11 2016-05-19 Lundorf Pedersen Materials Aps Method for identification of molecules with desired characteristics
CN106076132A (zh) * 2016-06-27 2016-11-09 天津工业大学 一种氧化石墨烯改性聚酰胺复合纳滤膜及其制备方法
CN107715700A (zh) * 2017-11-24 2018-02-23 中国科学院烟台海岸带研究所 一种高盐废水处理用耐腐抗污膜及其制备方法和应用
CN108404688A (zh) * 2018-03-29 2018-08-17 同济大学 一种改性半芳香聚酰胺膜及其制备方法
CN109058657A (zh) * 2018-08-23 2018-12-21 成都新柯力化工科技有限公司 一种含氧化石墨烯防腐层的耐腐蚀管材及其制备方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110975635A (zh) * 2019-11-11 2020-04-10 北京航空航天大学 一种磁性流体/多孔网复合膜及其制备方法与应用
CN113912884A (zh) * 2021-11-10 2022-01-11 贵州省材料产业技术研究院 一种柔性电磁屏蔽聚醚砜膜的制备方法
CN113912884B (zh) * 2021-11-10 2022-04-15 贵州省材料产业技术研究院 一种柔性电磁屏蔽聚醚砜膜的制备方法

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