[發明專利]一種納米二氧化鈦雜化復合納濾膜的制備方法

在審

• 申請號: 201810164701.7
• 申請日: 2018-02-27
• 公開（公告）號: CN108380063A
• 公開（公告）日: 2018-08-10
• 發明（設計）人: 姜忠義;張潤楠;賀明睿;蘇延磊;劉亞楠
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B01D71/68
• 分類號: B01D71/68;B01D71/02;B01D69/12;B01D67/00;B01D61/14
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 李麗萍

本發明公開了一種納米二氧化鈦雜化復合納濾膜的制備方法。該方法主要包括以下步驟：將多孔基膜依次浸泡在單寧酸和多巴胺的混合水溶液和二(2?羥基丙酸)二氫氧化二銨合鈦水溶液中，經界面組裝、仿生礦化而制成納米二氧化鈦雜化復合納濾膜。本發明的優點在于：該制備方法以多巴胺為礦化誘導劑，將界面組裝和仿生礦化過程耦合，簡單易操作，制備納米二氧化鈦雜化復合納濾膜中納米二氧化鈦分散均勻且有機相容性好，在較低的操作壓力(0.2MPa)下，與單一界面組裝制備的復合納濾膜相比，水通量有明顯的提升，且具有優異的染料/鹽分離性能。

技術領域

本發明涉及一種納米二氧化鈦雜化復合納濾膜的制備方法，屬于復合膜的制備技術領域。

背景技術

納濾技術是分離精度介于反滲透和超濾之間的一種壓力驅動型膜分離技術，納濾膜的孔徑在0.5-2nm，其操作壓力通常為0.3-1.0MPa，截留分子量在200-1000Da范圍內。與反滲透相比，納濾膜在較低的操作壓力下具有較高的水通量，對二價離子和有機小分子具有高的截留率。納濾膜被廣泛應用于苦咸水脫鹽、印染廢水處理、生化制劑和藥品提純等領域。

目前，納濾膜按結構分類分為非對稱膜和復合膜兩類。復合膜是多孔基膜和覆蓋在基膜上的致密活性層組成。其中，活性層用于截留二價離子或有機小分子，而多孔支撐層提供膜所需的機械強度。制備復合納濾膜的方法主要包括界面聚合法、表面涂覆法、表面接枝聚合法、層層自組裝法以及仿生粘合法等。

納米雜化復合膜是將無機納米材料引入復合膜活性層，改變活性層表面、通道的微環境，優化復合膜分離、抗污染特性。納米雜化復合膜結合了高分子膜的高分離效率、低成本以及易加工等特點和無機納米材料的獨特的物理化學性質，同時無機納米材料可以在高分子網絡中引入自由體積，提高復合膜的分離性能。目前納米雜化復合納濾膜主要是在雜化復合納濾膜制備(多為界面聚合)的過程中，通過共混的方式將納米粒子摻雜于復合膜分離層。目前納米雜化復合膜的制備仍存在著一些問題。一方面，無機納米粒子分散不均勻，容易團聚，從而在界面聚合層中產生較大的缺陷，造成分離性能的下降。另一方面，傳統的聚酰胺界面聚合層高分子網絡與無機納米粒子相互作用較弱且不可控，增加自由體積的同時也容易造成缺陷。目前解決的方法通常為納米粒子表面修飾提高分散性以及界面相容性。雖然納米粒子表面功能化一定程度上改善了分散性和界面相容性，但是納米粒子的后修飾也增加了操作的復雜性，同時分散性的改善有限，高濃度下仍會有一定程度的團聚，引入缺陷造成截留下降。

仿生礦化是受自然界中生物礦化過程的啟發，通過有機分子誘導無機前驅體在水相中原位形成無機納米粒子，過程溫和可控，制備的無機納米粒子具有良好的有機相容性。但是由于仿生礦化多發生在水環境中，很難與傳統界面聚合過程原位耦合，因此目前仿生礦化在納米雜化復合納濾膜的制備上罕有應用。

發明內容

本發明目的在于提供一種納米二氧化鈦雜化復合納濾膜的制備方法。該制備方法將界面組裝與仿生礦化原位耦合，該方法主要包括以下步驟：將多孔基膜依次浸泡在多酚和多巴胺的混合水溶液和二(2-羥基丙酸)二氫氧化二銨合鈦水溶液中，經界面組裝、仿生礦化而制成納米二氧化鈦雜化復合納濾膜。

其中，所述多孔基膜為高分子多孔膜；界面組裝單元中的多酚至少包含兩個鄰苯二酚/鄰苯三酚基團，如單寧酸、木質素酚中的一種或幾種的混合物。

具體步驟如下：

步驟一、聚醚砜基膜的制備：將聚醚砜溶于N,N-二甲基甲酰胺，配制成含聚醚砜質量濃度為15-18％的鑄膜液，在60℃下攪拌4h，并在60℃下靜置脫泡4h，冷卻至室溫后將鑄膜液倒在玻璃板上刮膜，放入25℃水浴中凝固成膜，從玻璃板上取下后用去離子水浸泡24h，得到聚醚砜基膜；