[發明專利]一種利用氨基修飾的介孔硅納米球制備混合基質反滲透膜的方法

在審

• 申請號: 201911295862.0
• 申請日: 2019-12-16
• 公開（公告）號: CN111001309A
• 公開（公告）日: 2020-04-14
• 發明（設計）人: 嚴文韜;劉立芬;高從堦
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: B01D67/00
• 分類號: B01D67/00;B01D69/02;B01D71/68;B01D61/02
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 黃美娟;俞慧

本發明公開了一種利用氨基修飾的介孔硅納米球制備混合基質反滲透膜的方法，所述方法是以聚砜支撐膜作為基膜，以間苯二胺為水相單體，以均苯三甲酰氯為油相單體，以氨基修飾的介孔硅納米球為油相添加劑，以正庚烷為油相溶劑，采用界面聚合法制備得到混合基質反滲透膜；所述的氨基修飾的介孔硅納米球是通過將介孔硅納米球添加于濃度為2～4wt％的3?氨丙基三乙氧基硅烷溶液中進行氨基修飾12～36h而獲得。本發明具有過程簡單，易于實施等優點，制備的混合基質反滲透膜兼具高通量和高鹽截留率。

技術領域

本發明涉及一種利用氨基修飾的介孔硅納米球制備混合基質反滲透膜的方法，屬于復合反滲透膜制備領域。

背景技術

提高水通量和鹽截留率對于提高反滲透過程效率、降低反滲透過程成本和擴大反滲透應用范圍至關重要(J.R.Werber,A.Deshmukh,M.Elimelech,The critical need forincreased selectivity,not Increased water permeability,for desalinationmembranes,Environmental Science&Technology Letters,3(2016)112-120.)。因此，兼具高通量(≥3L·m^-2·h^-1·bar^-1)和高鹽截留率(≈99.00％)的反滲透膜一直是反滲透膜研究者追逐的目標(D.Cohen-Tanugi,R.K.McGovern,S.H.Dave,J.H.Lienhard,J.C.Grossman,Quantifying the potential of ultra-permeable membranes for waterdesalination,Energy&Environmental Science,2014,7:1134-1141；A.G.Fane,R.Wang,M.X.Hu,Synthetic membranes for water purification:Status and future,Angewandte Chemie International Edition,54(2015)3368-3386.)。

現今，主流的反滲透膜為經界面聚合法制備的聚酰胺反滲透膜。膜性能由聚酰胺分離層決定。在分離層中引入納米材料以構筑高效傳遞通道，即制備“混合基質反滲透膜”，有望實現兼具高通量和高鹽截留率反滲透膜研發的突破。由于制備方法成熟、尺寸可控、易于放大等優點，硅納米材料常用于混合基質聚酰胺脫鹽膜制備(G.L.Jadav,P.S.Singh,Synthesis of novel silica-polyamide nanocomposite membrane with enhancedproperties,Journal ofMembrane Science,428(2013)341-3480)。已用于混合基質聚酰胺脫鹽膜制備的硅納米材料主要為無孔二氧化硅納米材料和未表面修飾的介孔二氧化硅納米材料。相對于無孔納米材料，多孔納米材料可提供額外的傳遞的通道(即孔道)，從而在提高膜性能方面更具優勢。因此，介孔二氧化硅納米材料比無孔二氧化硅納米材料更適合用于混合基質反滲透膜制備。然而，無機的介孔二氧化硅納米材料與有機的聚酰胺之間難以形成較好的相容性，從而使得納米材料與聚酰胺之間容易出現界面缺陷，進而會顯著損害膜的鹽截留率(Y.Cheng,Y.Ying,L.Zhai,G.Liu,J.Dong,Y.Wang,M.P.Christopher,S.Long,Y.Wang,D.Zhao,Mixed matrix membranes containing MOF@COF hybrid fillersfor efficient CO₂/CH₄ separation,Journal of Membrane Science,573(2019)97-106.)。

發明內容