Page 89 - 《精细化工》2023年第12期

第 12 期 林姣盼，等: 仿鱼鳞 PDA 纳米片复合滤膜的制备及油水分离性能 ·2631·

造成破坏。如何从成分复杂的废水中获取净水的方 1 实验部分
[2]
法引起了研究者的广泛关注 。传统乳化油分离方
[3]
法，包括气浮、离心、絮凝、超声分离等技术 ， 1.1 试剂与仪器
存在限制多、操作繁琐、适用范围窄等缺陷。膜分 疏水棉布，市售；MgO、盐酸多巴胺、盐酸、
[4]
离技术分离效率高、易控制 ，被认为是一种有发 磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、环己烷、亚甲基蓝、苏
展前景的分离方法。然而，很多只是单一地关注油 丹红，AR，上海阿拉丁生化科技股份有限公司；无
[5]
水分离而没考虑到染料去除和抗污性能等 ，用于 水乙醇、十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）、四氯乙
处理含油废水的膜依然存在一系列缺陷，如循环使 烯，AR，国药集团化学试剂有限公司；CCl 4 ，AR，
用性能差、膜污染严重等。人们通过聚合物修饰不 上海麦克林生化科技股份有限公司；牛血清白蛋白
同基底的方法来防止膜污染，但渗透通量和防污效 （BSA，色谱纯度≥96%），北京索莱宝科技有限公
果仍然不理想，同时对材料结构上的改进仍然是研 司；聚偏二氟乙烯（PVDF）膜，海宁市德滤新材料
究者所关注的热点。 科技有限公司；聚醚砜（PES）超滤膜、尼龙膜，
上海兴亚净化材料厂；机油、葵花籽油、真空泵油、
近年来，聚合物纳米片复合滤膜的提出引起了
[6]
人们的关注 。具有超薄厚度的无机纳米片可通过 润滑油均购自当地市场。所有化学品均未经进一步
纯化直接使用，实验用水为自制蒸馏水。
控制层间距来调整传输通道，表现出极好的渗透性
Vector 22 型傅里叶变换红外光谱仪，德国
能, 但由此产生的沿纳米片层间的超长渗透路径严
Bruker 公司；Tecnai G2F20 型透射电子显微镜，美
重阻碍了它们实现更高通量的潜力，因此，存在通
量较低的现象 [7-9] 。在此基础上，探索如何提高纳米 国 FEI 公司；ESCALAB 250 型 X 射线光电子能谱
仪，美国 Thermo VG 公司；X' Pert Pro MPD 型 X
片复合滤膜的通量和抗污染性能具有挑战性。鱼鳞
射线衍射仪，荷兰帕纳科分析仪器公司；Quattro S
片状结构的紧密排布不仅对鱼起到防污和清洁作
型扫描电子显微镜，美国赛默飞世尔科技公司；
用，而且对鱼身起着重要的保护作用，可以在鱼游
JY-82 型接触角测量仪，中国承德鼎盛试验机检测设
动中减少摩擦，使它具有更快的速度。受鱼鳞片状 备有限公司；JC-OIL-8 型超声油分析仪，青岛巨创
层次结构的启发 [10] ，HE 等 [11] 通过在铜网表面制备
仪器有限公司；CX41-DP27 生物显微镜，上海光密
纳米片结构，构建超亲水和水下超疏油表面，实现 仪器有限公司；3365 万能试验机，美国 Instron 公司；
高效油水分离。WANG 等 [12] 通过在水溶液中将单宁
ASAP 2460 全自动比表面及孔隙度分析仪（BET） ，
酸和 3-氨丙基三乙氧基硅烷共沉积，一步法实现将
美国麦克仪器公司。
商业膜从疏水到超亲水的改性，制备分离效率优异
1.2 PDA 纳米片复合滤膜的制备
的超亲水膜。然而，这些方法在实际生活中仍存在
图 1 为 PDA 纳米片复合滤膜的制备流程示意图。
制备工艺复杂、应用范围小等缺陷。在此基础上，
本文采用一步水热法合成了具有防污性能以及染料
去除功能的新型多功能纳米片复合滤膜，复合滤膜
表面致密的结构和高水合能力是破乳的关键，纵横
交错的层次结构可以使蒸馏水在多方向进行渗透，
大大提高了复合滤膜的渗透通量，实现了复杂废水
的高效分离和循环净化。
本研究选择 Mg(OH) 2 纳米片作为模板剂，相比
于其他碱性纳米片，将 Mg(OH) 2 纳米片引入到聚合
物中，不仅可以用来防止聚合物内部孔隙塌陷，且
经盐酸溶液浸泡酸洗后会产生更加膨胀的内部孔
隙，能提高复合滤膜的渗透通量 [13-16] ，同时 Mg(OH) 2 图 1 PDA 纳米片复合滤膜制备流程示意图
具有弱碱性，能促进多巴胺在碱性条件下自聚合成 Fig. 1 Schematic diagram of preparation process of PDA
nanosheet composite filter membrane
聚多巴胺（PDA）。受鱼鳞启发在材料表面构建微纳
米级粗糙结构，经过原位包覆纳米片使聚合物纳米 棉布预处理：将疏水棉布裁剪成数块 2 cm×2 cm
片多方向渗透 [17] ，增强材料表面润湿性和高水合能 的正方形，将其放入培养皿中，加入 20 mL 无水乙
力 [18-20] ；此外，改性过程中使用的原材料环境友好、 醇超声分散 1 min，之后用 20 mL 蒸馏水超声分散
价格低廉、可降解、制备工艺简单。 1 min，室温下自然晾干后，得到预处理棉布。