[發明專利]一種磁性碳納米管對復合反滲透膜改性的方法

有效

• 申請號: 201910338542.2
• 申請日: 2019-04-25
• 公開（公告）號: CN110052169B
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 胡旭輝;于萍;羅運柏
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: B01D61/02
• 分類號: B01D61/02;B01D69/12;B01D67/00;C02F1/44
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 石超群

本發明涉及水處理技術領域，具體涉及一種磁性碳納米管對復合反滲透膜改性的方法，一種磁性碳納米管對復合反滲透膜改性的方法，包括以下步驟：(1)制備磁性碳納米管；(2)設置平行磁場；(3)制備磁性碳納米管修飾的反滲透膜支撐層；(4)平行磁場誘導磁性碳納米管的平行排列；(5)制備聚酰胺層。本發明提供了一種磁性碳納米管對復合反滲透膜改性的方法，該方法在反滲透膜的支撐層中加入磁性碳納米管，并使用平行磁場對磁性碳納米管做定向排列，磁性碳納米管突出聚酰胺層表面。該方法可以大幅度提高到支撐層中碳納米管的利用率，并在保持反滲透膜截留率的前提下，提高反滲透膜的水通量。

技術領域

本發明涉及水處理技術領域，具體涉及一種磁性碳納米管對復合反滲透膜改性的方法。

背景技術

反滲透膜技術因其對環境友好和節約能源而被廣泛認可，并且應用于海水淡化和工業水凈化。在石油和天然氣工業中，由反滲透膜獲得的低鹽水廣泛用于近海鉆井，以提高砂巖儲層的采收率。典型的反滲透膜是一種復合結構，包括一層致密的聚酰胺層、一層多孔聚合物支撐層和一層織物支撐層。一般情況下，聚酰胺層的總厚度約為200-500納米，多孔聚合物層的厚度為50-100μm，多孔聚合物層為膜處理和操作提供機械支持。

與蒸餾、超濾、納濾和正滲透膜技術相比，反滲透膜技術有著難以超越的優點。第一，反滲透膜對水中溶質具有很高的截留率(90％)，可以獲得非常純凈的淡水，并且水通量可以通過調節壓力控制；第二，反滲透膜的裝置結構簡單，可以大規模安裝使用，一次安裝后可以長期穩定使用。但是，反滲透膜裝置在使用過程中需要提供較高的壓力(1MPa以上)，長期使用累積的耗電量也非常大。目前，越來越多的研究者努力在保證反滲透膜截留率的前提下，不斷提高反滲透膜的水通量。最常用的方法是：使用添加劑改變反滲透膜的孔隙率、優化水分子通過反滲透膜的路徑和對反滲透膜進行化學處理改性。

公開號為CN101791522A的中國專利申請中公開了一種碳納米管對反滲透膜改性的方法。通過在間苯二胺溶液或者均苯三甲酰氯溶液中加入碳納米管，使得最后制得的聚酰胺層中有部分的碳納米管，但是該方法制得的聚酰胺層中只含有溶液中少量的碳納米管，不僅會造成碳納米管的浪費，而且碳納米管在聚酰胺層中雜亂分布，只有部分碳納米管可以起到增加水通量的作用。

從現有研究來看，反滲透膜的聚酰胺層對水的阻力最大，通過降低水分子通過聚酰胺層的阻力，就可以提高反滲透膜的水通量，直接將碳納米管混入聚酰胺層會造成碳納米管的浪費，對水通量的提高效果很差，如何提高對碳納米管的利用率和制備取向一致的碳納米管是一項急需解決的難題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種磁性碳納米管對復合反滲透膜改性的方法，在保證反滲透膜截留率的前提下，能夠提高其水通量。

本發明解決上述技術問題所采用的方案是：一種磁性碳納米管對復合反滲透膜改性的方法，包括以下步驟：

(1)將碳納米管在pH為1-3的酸性水溶液中分散，再加入一定量的按照一定比例混合的二價鐵離子鹽和三價鐵離子鹽，調節溶液pH在9-13之間，使二價鐵離子、三價鐵離子和碳納米管形成共沉淀物，分離所述共沉淀物并脫水干燥，得到磁性碳納米管；

(2)將兩個形狀大小完全一樣的磁鐵，上下相對間隔放置，并使相對的兩面磁極相反，得到的兩個磁鐵中間的空隙為平行磁場；

(3)將制備反滲透膜支撐層的聚合物溶于有機溶劑中，并加入致孔劑，再加入一定量所述步驟(1)得到的磁性碳納米管，在一定溫度下攪拌至聚合物和致孔劑完全溶解得到有機混合物鑄膜液，將得到的有機混合物鑄膜液脫泡完全后在平板上刮出一定厚度的鑄膜液，得到表面覆蓋有鑄膜液的平板A；

(4)將所述步驟(3)得到的平板A放入所述步驟(2)的平行磁場中靜置，控制平板A與平行磁場的磁鐵之間保持一定距離，在保持平板A在平行磁場中不動的情況下，通過浸沒-沉淀相轉化法使鑄膜液固化形成反滲透膜支撐層；