[發明專利]一種中空納米顆粒復合納濾膜及其制備方法和用途

在審

• 申請號: 201910810151.6
• 申請日: 2019-08-29
• 公開（公告）號: CN110559889A
• 公開（公告）日: 2019-12-13
• 發明（設計）人: 張國亮;李洋
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: B01D71/82
• 分類號: B01D71/82;B01D69/12;B01D69/02;B01D67/00;B01D61/02
• 代理公司: 33201 杭州天正專利事務所有限公司
• 代理人: 黃美娟;王兵

本發明公開了一種中空納米顆粒復合納濾膜及其制備方法和用途，所述的制備方法為：將濃度為1～10mg/mL的單寧酸水溶液與濃度為0.5～20mg/mL的納米顆粒水溶液混合，攪拌反應后離心分離，得到沉淀物去除雜質，得到刻蝕好的中空納米顆粒加入到質量分數為0.05％～5％的哌嗪的水溶液中得到混合液，然后將所述的混合液均勻鋪在聚合物底膜的表面，保持30～180s后吸干所述聚合物底膜表面的水，然后將質量分數為0.01％～1％的均苯三甲酰氯的正己烷溶液均勻鋪在所述混合液處理過的聚合物底膜表面，反應15～150s，去除表面多余的溶劑，靜置后干燥，即得中空納米顆粒復合納濾膜。本發明所述的中空納米顆粒復合納濾膜應用于鹽類的分離。本發明提高了膜的親水性，顯著提高了水通量，且膜制備過程簡單。

技術領域

本發明涉及一種中空納米顆粒復合納濾膜及其制備方法和用途，屬于功能性膜制備及分離應用的技術領域。

背景技術

由L-S法制備的各向異性反滲透/納濾膜厚度較大，且在高壓下極易壓密，對壓力驅動膜不利，為解決這些缺陷，1972年，Cadotte第一次運用界面聚合法制備出高性能的反滲透復合膜NS100，其脫鹽率和水通量比L-S法制備的膜大為提高，目前全世界的反滲透/納濾膜有90％是用界面聚合法生產出來的。

近年來，對界面聚合研究的熱度依然不減，浙江大學的張靈老師團隊對界面聚合納濾膜的形成過程進行了深度分析，使用了不同的抑制劑調控界面聚合所得的膜表面，構造了圖靈結構。然而在實際應用方面反滲透/納濾膜通量很低，利用新的一些材料或技術方法可以大幅度得提高膜的處理效率，此方法可為高效脫鹽膜的制備提供另一條可以選擇的途徑。

發明內容

為解決現有技術存在的缺陷，本發明的目的是制備中空納米顆粒復合納濾膜實現高效水處理，應用于納濾方面，主要指鹽類的分離。

本發明采用的技術方案如下：

將中空的納米顆粒摻入水相中進行界面聚合，在自制的超濾膜表面通過界面聚合的方式制備聚酰胺層，熱處理后浸入水中得到改性的界面聚合膜。

本發明所述的一種中空納米顆粒復合納濾膜具體制備方法如下：

(1)將濃度為1～10mg/mL的單寧酸水溶液，與濃度為0.5～20mg/mL的納米顆粒水溶液混合，攪拌反應3～120min，然后離心分離，得到沉淀物用甲醇和水清洗去除雜質，得到刻蝕好的中空納米顆粒；所述的單寧酸水溶液與納米顆粒水溶液的體積比為0.4～2；

(2)將步驟(1)所得刻蝕好的中空納米顆粒加入到質量分數為0.05％～5％的哌嗪的水溶液中得到混合液，然后將所述的混合液均勻涂覆在聚合物底膜的表面，保持30～180s后吸干所述聚合物底膜表面的水，然后將質量分數為0.01％～1％的均苯三甲酰氯的正己烷溶液均勻鋪在所述混合液處理過的聚合物底膜表面，反應15～150s，去除表面多余的溶劑，靜置30～300s后于烘箱中干燥3～15min，即得中空納米顆粒復合納濾膜；所述的中空納米顆粒與哌嗪的質量比為0.1～20：1。

進一步，本發明所述的金屬有機骨架顆粒，優選為ZIF-8或MIL-68。

再進一步，所述的ZIF-8制備方法如下，將六水合硝酸鋅與2-甲基咪唑分別溶于無水甲醇中得到濃度為0.005～0.06g/mL六水合硝酸鋅的無水乙醇溶液和濃度為0.01～0.1g/mL 2-甲基咪唑的無水乙醇溶液，然后將所述的六水合硝酸鋅的無水乙醇溶液和2-甲基咪唑的無水乙醇溶液混合均勻放入高壓反應釜中，于150℃下反應5h，而后冷卻，離心，得到的離心產物用甲醇清洗1～3次，得到ZIF-8，分散于甲醇溶液中待用；所述的六水合硝酸鋅與2-甲基咪唑的質量比為1∶1～5。

進一步，所述的高分子聚合物底膜的制備方法為：將高分子材料溶于極性有機溶劑中得到高分子的鑄膜液，然后攪拌，超聲，靜置后通過相轉化法刮制得超濾膜。