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专利号: 2017112207336
申请人: 天津工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 一般的物理或化学的方法或装置
更新日期:2023-09-13
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.碳纳米材料/聚合物杂化多功能导电过滤膜的制备及膜污染实时在线监测技术,主要步骤在于首先用混酸处理并采用加热回流的方式将原始的碳纳米管(P-CNTs)进行功能化改性得到功能化的碳纳米管(f-CNTs),将其作为纳米填料,其次以普通石墨粉为原料,采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯(GO),配制一定浓度的氧化石墨烯溶液作为成膜的凝固浴。然后将纳米填料和添加剂溶于有机溶剂中水浴超声分散一定的时间得到均匀分散液,向分散液中加入一定量的溶质并加热搅拌一定的时间,形成铸膜液,将铸膜液放在真空烘箱中进行真空脱泡一定的时间,用刮膜棒刮膜并将其放到凝固浴中至溶剂完全去除得到性能优异的导电膜。通过监测水处理过程中膜表面电阻的变化来探测膜的污染程度,达到实时在线检测膜污染状况并根据膜污染情况决定是否对膜实施反冲洗的控制,以达到膜的高效利用。导电杂化膜制备过程中各组成成分的质量百分比含量如下:。

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于混酸的体积比为(浓硫酸∶浓硝酸=3∶1),加热温度50-90℃,回流时间2-10h,原始碳纳米管或功能化碳纳米管作为聚合物的纳米填料,其含量(相对于溶质质量的百分比)为1-5%。

3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯(GO),并配成一定浓度的氧化石墨烯溶液作为成膜的凝固浴,浓度为0-1.0g/L。

4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于可选用聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚甲基丙烯酸甲酯作为添加剂,其含量为1-3%;N-N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基-

2-吡咯烷酮可作为溶剂,其含量为85-78%;聚偏氟乙烯、聚砜、聚醚砜可作为溶质,其含量为14-19%。

5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于水浴超声条件为:超声功率为60-120W,超声时间为1-5h;机械搅拌的条件为:加热温度为50-90℃,加热时间为3-9h;铸膜液静置脱泡条件为:温度为20-50℃,时间为12-48h;凝固浴温度为20-50℃。

6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于将制备的导电膜放到带有弹簧电极的膜池中,其中膜与弹簧电极相接触,并用导线将弹簧电极与电阻测试仪器相连,可实时测量膜的电阻随时间的变化。

7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于该膜污染实时在线监测技术可以同时测量通过滤膜的纯水量、膜污染情况和膜的电阻的变化关系,建立膜的电阻变化量与膜污染量之间的关系。

8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于在一定压力下,过滤牛血清蛋白(BSA)溶液时,一定频率下,在一定的时间内过滤污染物溶液,可记录膜表面电阻及渗透过膜的水的体积随时间的变化规律,建立膜的电阻变化量与BSA污染物的关系,操作压力为0.1MPa,BSA溶液浓度为1g/L,频率为100kHZ。

9.根据权利要求1所述的方法,其特征在于通过建立膜的电阻变化量与不同的膜污染量之间的变化关系,可根据膜的电阻变化量实现膜污染状况的实时在线监测技术,进而根据膜污染情况做出判断是否对膜实行反冲洗等操作,以达到膜的高效利用。