[發(fā)明專利]一種反滲透復(fù)合膜及其制備方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110435633.1
• 申請(qǐng)日: 2011-12-22
• 公開（公告）號(hào): CN102430349A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高從堦;朱桂茹;包孟如;王鐸
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國海洋大學(xué)
• 主分類號(hào): B01D69/12
• 分類號(hào): B01D69/12;B01D71/56;B01D67/00;B01D61/02
• 代理公司: 青島海昊知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)所有限公司 37201
• 代理人: 張中南

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于反滲透復(fù)合膜技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種反應(yīng)型氨基功能化介孔二氧化硅/聚酰胺反滲透復(fù)合膜及其制備方法。

背景技術(shù)

我國人均水資源非常貧乏，加之高速的經(jīng)濟(jì)增長使我國缺水狀態(tài)更加嚴(yán)峻。因此，如何低成本地獲取凈水和淡水資源已成為我國具有重要戰(zhàn)略意義的研究課題之一，而通過反滲透技術(shù)來獲取淡水被視為緩解水資源壓力的有效途徑。

反滲透復(fù)合膜的研究和應(yīng)用是目前反滲透技術(shù)領(lǐng)域最受重視的研究方向，復(fù)合膜克服了不對(duì)稱膜易壓密的缺點(diǎn)，通過分別制備支撐體和表面超薄層使兩者的性能達(dá)到最佳，從而提高了滲透膜的性能。目前應(yīng)用最多的芳香聚酰胺膜具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性，耐生物腐蝕，操作壓力要求低等優(yōu)點(diǎn)。但是在反滲透過程中仍然存在能耗高、選擇性差、易污染、通量有限等不足，使得反滲透膜技術(shù)獲得淡水的成本依然比較高。因此，開發(fā)能耗低、水通量大、選擇性好、耐污染的脫鹽膜的需求就很迫切。2007年Byeong-Heon等報(bào)道了一種界面聚合納米分子篩復(fù)合膜的新技術(shù)(Journal?of?Membrane?Science，2007，294：1)，成功開發(fā)出含有沸石分子篩材料的新型反滲透復(fù)合膜，沸石具有親水性的孔使得膜的水通量增大，而脫鹽率沒有明顯的下降。但沸石分子篩材料的新型反滲透復(fù)合膜還是存在分子篩孔徑過小的限制。并且目前文獻(xiàn)報(bào)道的都是通過物理包埋的方式將無機(jī)納米顆粒引入到有機(jī)膜中，使得無機(jī)納米顆粒在膜中的穩(wěn)定性有限。因此，急需研發(fā)出高性能的介孔反滲透復(fù)合膜來滿足應(yīng)用上的要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種反應(yīng)型氨基功能化介孔二氧化硅/聚酰胺反滲透復(fù)合膜及其制備方法，即一種含氨基功能化介孔SiO₂分子篩的反滲透復(fù)合膜，能有效的提高分子篩的孔徑。

本發(fā)明一個(gè)方面涉及一種單分散球形氨基功能化介孔SiO₂納米顆粒，采用如下方法制備：首先將十六烷基三甲基溴化銨溶于去離子水中，制成濃度為5.7～16mmol/L的CTAB水溶液，再加入乙醇和氫氧化鈉，在80～100℃下攪拌至溶液澄清透明，在攪拌下迅速加入正硅酸四乙酯和3-氨丙基三乙氧基硅烷的混合物，繼續(xù)攪拌；反應(yīng)混合物依次經(jīng)過過濾、乙醇洗滌、真空環(huán)境下干燥得到含模板劑的材料，再將含模板劑的材料用無水乙醇和濃鹽酸攪拌過濾后，用無水乙醇充分洗滌后干燥制得單分散球形氨基功能化介孔SiO₂納米顆粒。

上述CTAB水溶液中乙醇和氫氧化鈉的加入比例如下：在86.4mlCTAB水溶液中加入9.6ml乙醇和0.7ml濃度為2mol/L的氫氧化鈉。

上述的3-氨丙基三乙氧基硅烷和十六烷基三甲基溴化銨的質(zhì)量比為0.5～1.5∶1，且3-氨丙基三乙氧基硅烷和正硅酸四乙酯的質(zhì)量體積比g/ml為1～2∶1。

本發(fā)明的另一個(gè)方面涉及一種反滲透復(fù)合膜，其制備方法包括如下步驟：

1)首先將單分散球形氨基功能化介孔SiO₂納米顆粒超聲分散在均苯三甲酰氯的正己烷溶液中作為油相。

2)然后將濕態(tài)的聚砜基膜與水相間苯二胺水溶液充分作用，將水相瀝干，

3)將步驟2)處理好的聚砜基膜與步驟1)中制備的油相進(jìn)行界面聚合反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后在空氣中干燥，最后再進(jìn)行熱處理制得本發(fā)明的氨基功能化介孔SiO₂分子篩/反滲透復(fù)合膜。

上述步驟1)中單分散球形氨基功能化介孔SiO₂納米顆粒在均苯三甲酰氯的正己烷溶液中的質(zhì)量體積百分比g/ml為0.1％。

上述的均苯三甲酰氯的正己烷溶液的質(zhì)量體積比濃度g/ml為0.1％。

上述的間苯二胺(MPD)的水溶液的質(zhì)量體積比濃度g/ml為2％。

上述步驟3)所述的界面聚合反應(yīng)的時(shí)間為60s。

所述的熱處理是指110-120℃下3min。

本發(fā)明制備好的反滲透復(fù)合膜用質(zhì)量體積比濃度g/ml為1％的亞硫酸氫鈉溶液保存。