[發(fā)明專(zhuān)利]一種摻雜氨基化石墨烯量子點(diǎn)的高通量耐溶劑有機(jī)/無(wú)機(jī)雜化復(fù)合膜的制備方法

有效

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• 申請(qǐng)日: 2017-07-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107344074B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蘇保衛(wèi);李樹(shù)軒;許勝杰;王振遠(yuǎn);楊珊珊;李燦
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)海洋大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B01D71/40
• 分類(lèi)號(hào): B01D71/40;B01D69/12;B01D67/00;C01B32/184;B82Y30/00;B82Y40/00
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本發(fā)明公開(kāi)了一種摻雜氨基化石墨烯量子點(diǎn)高通量耐溶劑有機(jī)/無(wú)機(jī)雜化復(fù)合膜的制備方法、所制備的復(fù)合膜以及該膜的應(yīng)用。所述的一種復(fù)合膜的制備方法包括界面聚合反應(yīng)步驟、化學(xué)交聯(lián)步驟和溶劑活化步驟。本發(fā)明通過(guò)在界面聚合單體溶液中加入氨基化石墨烯量子點(diǎn)，顯著提高了膜的分離性能和耐溶劑性能，通過(guò)提高交聯(lián)和溶劑活化溫度縮短了制膜時(shí)間。所述的氨基化量子點(diǎn)表面帶有大量的氨基，能夠和有機(jī)相單體反應(yīng)，形成牢固的共價(jià)鍵，在提高膜的性能的同時(shí)，顯著提高了量子點(diǎn)在膜中的穩(wěn)定性。本發(fā)明制備工藝簡(jiǎn)單，在有機(jī)溶液體系分離領(lǐng)域和含有機(jī)溶劑水處理領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于膜分離技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種摻雜氨基化石墨烯量子點(diǎn)（af-GQDs）的高通量耐溶劑有機(jī)/無(wú)機(jī)雜化復(fù)合膜的制備方法、所制備的復(fù)合膜以及該復(fù)合膜的應(yīng)用。

背景技術(shù)

納濾（NF）是一種介于反滲透（RO）和超濾（UF）之間的分離技術(shù)，以其獨(dú)特的分離性能，廣泛用于水處理、食品、醫(yī)藥、印染、化工等諸多領(lǐng)域。目前商業(yè)化的納濾膜主要用于水溶液體系，但許多工業(yè)分離過(guò)程中需要使用大量的有機(jī)溶劑，這就要求納濾膜具有良好的耐有機(jī)溶劑性能。開(kāi)發(fā)高性能的耐有機(jī)溶劑納濾膜（SRNF）及其相關(guān)的SRNF分離技術(shù)，可以拓展膜技術(shù)在有機(jī)溶液體系中的應(yīng)用，與現(xiàn)有生產(chǎn)工藝有機(jī)結(jié)合，替代能耗大、污染重的傳統(tǒng)工藝，實(shí)現(xiàn)技術(shù)革新、產(chǎn)業(yè)升級(jí)、節(jié)能降耗、淘汰落后產(chǎn)能、減少環(huán)境污染。

含有苯環(huán)結(jié)構(gòu)的芳香族聚酰亞胺（PI）具有高強(qiáng)度、高熱穩(wěn)定性以及優(yōu)異的耐有機(jī)溶劑性能，在SRNF膜制備方面具有良好的應(yīng)用前景。

目前，PI耐有機(jī)溶劑納濾膜主要通過(guò)溶液凝膠相轉(zhuǎn)化的方法制得，溶液凝膠相轉(zhuǎn)化是指將均一的聚合物溶液（鑄膜液）浸入到主要由非溶劑（non~solvent）組成的凝膠浴中，通過(guò)溶劑與非溶劑之間的質(zhì)量交換，使聚合物溶液發(fā)生相分離，所形成的聚合物富相構(gòu)成了膜的主體結(jié)構(gòu)，而聚合物貧相就形成了膜的孔結(jié)構(gòu)，從而制備出所需要的納濾膜。相轉(zhuǎn)化技術(shù)工藝成熟，成本低廉，但該方法所制備的膜皮層較厚，通量較低，使膜的應(yīng)用范圍受到限制。因此開(kāi)發(fā)具有較高通量的耐有機(jī)溶劑的納濾膜是所屬技術(shù)領(lǐng)域的重要挑戰(zhàn)。

界面聚合（IP）法是制備高通量膜的一種非常好的技術(shù)。IP法是利用兩種反應(yīng)活性很高的單體在兩個(gè)互不相溶的溶劑界面處發(fā)生聚合反應(yīng)，形成致密復(fù)合層。該方法制備的復(fù)合膜分離皮層很薄，且共價(jià)鍵的形成可提高膜的強(qiáng)度。IP法具有操作簡(jiǎn)單、反應(yīng)速度快、反應(yīng)條件溫和、容易控制等優(yōu)點(diǎn)，是目前世界上商品膜產(chǎn)量最大、品種最多的制備方法，廣泛應(yīng)用于面向水溶液體系的納濾膜和反滲透膜的制備。但這種面向水溶液體系的界面聚合納濾膜普遍存在耐溶劑性差，難以用于有機(jī)溶液體系的技術(shù)問(wèn)題，且目前在界面聚合法耐溶劑納濾膜的制備方面研究較少。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中面向水溶液體系的納濾膜難以用于有機(jī)溶液體系，且相轉(zhuǎn)化方法制備的耐有機(jī)溶劑納濾膜存在通量較低的技術(shù)問(wèn)題，提出一種摻雜氨基化石墨烯量子點(diǎn)（本領(lǐng)域中簡(jiǎn)寫(xiě)為：af-GQDs）的高通量耐溶劑有機(jī)/無(wú)機(jī)雜化復(fù)合膜的制備方法，所制備的耐有機(jī)溶劑有機(jī)/無(wú)機(jī)雜化復(fù)合膜具有優(yōu)異的耐溶劑性能，并且具有較高的通量、鹽截留率以及染料脫除率，大幅度提高了膜的性能。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明第一個(gè)方面公開(kāi)了一種摻雜氨基化石墨烯量子點(diǎn)（af-GQDs）的高通量耐溶劑有機(jī)/無(wú)機(jī)雜化復(fù)合膜的制備方法，以聚酰亞胺超濾膜為基膜、利用界面聚合技術(shù)制備復(fù)合膜。

一種摻雜af-GQDs的高通量耐溶劑有機(jī)/無(wú)機(jī)雜化復(fù)合膜的制備方法，包括以下步驟：

步驟一，以聚酰亞胺超濾膜為基膜，將基膜表面與含有氨基化石墨烯量子點(diǎn)和二胺化合物的水相單體溶液充分接觸1s~30min后，去掉基膜表面的水相溶液并在一定溫度的氣氛中晾干10~300s；將晾干后的基膜表面與含有四元酰氯的第一有機(jī)溶劑的溶液充分接觸1~120s后，去掉膜表面的有機(jī)相溶液，并在60~100℃的氣氛中熱處理一定時(shí)間，之后于干燥環(huán)境中自然冷卻，得到干態(tài)復(fù)合膜；