[發明專利]一種基于超小尺寸EMT分子篩的有機/無機雜化膜材料、制備方法及在水處理方面的應用

有效

• 申請號: 202010586704.7
• 申請日: 2020-06-24
• 公開（公告）號: CN111744368B
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 范黎黎;孔國棟;康子曦;孫道峰
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: B01D67/00
• 分類號: B01D67/00;B01D69/12;B01D71/02;B01D71/68;C02F1/44;C02F101/30
• 代理公司: 北京元本知識產權代理事務所(普通合伙) 11308
• 代理人: 李斌

本發明屬于污水處理技術領域，具體涉及一種EMT型分子篩的有機/無機雜化膜材料，制備方法及該膜材料在染料分離方面的應用。本發明采用界面聚合法，在聚醚砜載體上制備得到了一種全新的有機/無機雜化膜材料，其制備步驟如下：(1)超小尺寸EMT分子篩的制備；2)氨基化EMT分子篩的制備；(3)EMT?NH₂的有機/無機雜化膜的制備。該材料能夠結合無機納米顆粒的獨特優勢，避免了傳統TFN膜中非選擇性孔隙造成的截留率降低現象。

技術領域

本發明屬于污水處理技術領域，具體涉及一種EMT型分子篩的有機/無機雜化膜材料，制備方法及該膜材料在染料分離方面的應用。

背景技術

我國人均水資源占有量僅為世界人均水資源占有量的1/4，位居全世界的120位之后。不僅如此，地區分布不均勻，水土資源不匹配使得我國水資源更加緊缺。針對我國水資源缺少的問題，將非傳統水資源(工業廢水、市政污水、循環排污水)重新利用起來顯得尤為重要。目前傳統的水處理方法包括吸附法、化學混凝法、電化學氧化法等，這些方法技術較為成熟但也有能耗大、設備投資高、操作復雜的缺點。新興的膜分離技術以其高效、節能、設備簡單、操作方便等特點，在水處理領域中的應用越來越廣泛。膜分離法是用天然或人工合成膜，以外界能量或化學位差作為推動力，對雙組或多組份溶質和溶劑進行分離、分級、提純和富集方法的統稱。膜材料作為膜分離技術的關鍵一直被廣泛的研究，不斷有各種新型的材料被制備成膜用于分離。

分離膜材料按組成可以主要分為高分子膜和無機膜。目前已經商業化的高分子膜具有成本低，柔韌性好，分離選擇性高，易加工成型的優勢。但也存在熱穩定性和化學穩定性較差，分離時存在通量與選擇性的平衡問題。這是由膜的篩分機理決定的，孔道縮小膜的選擇性升高，但通量不可避免的會降低。

無機多孔膜一般包括陶瓷膜、金屬膜、合金膜、碳化硅膜、分子篩復合膜、分子篩膜和玻璃膜等。與有機膜相比，無機膜的材質特點及優良性能主要體現在：(1)優良的化學穩定性(2)溫度適用范圍廣(3)分離效率高，孔徑分布窄和非對稱膜結構可顯著提高對特征污染物或特定分子量范圍溶質的去除率；(4)機械強度高，更適用于高黏度、高固含量、含硬性顆粒的復雜流體物料的分離，對物料的預處理要求相對較低。不過無機膜材料也面臨一些挑戰，比如無機材料脆性大、彈性小，給膜的成型加工及組件裝備帶來一定困難。

薄膜復合膜是指以微孔膜或超濾膜作支撐層，在其表面覆蓋以厚度僅為0.1～0.25μm的致密的均質膜作壁障聚酰胺層構成的分離膜。使得物質的透過量有很大的增加。這種膜的優勢在于保持了高分子膜成本低、易加工性等優點的同時，提升原有材料的分離性能。最初的研究主要是在微濾或者超濾膜的基底上通過兩種有機單體之間的界面聚合得到一層具有分離性質的分離層。雖然此種方法制備的復合膜相較于普通的高分子膜通量有了很大的提升，但其分離性質仍需進一步提高。在聚酰胺層中添加一些無機納米顆粒來制備薄膜納米材料復合膜能夠結合無機材料的孔徑均一和高分子膜易制備的優勢。但由于無機納米顆粒與高分子的結合性不好，往會導致缺陷的產生進而降低膜的選擇性。通過改變界面聚合過程中的單體來實現膜性能的提升，為解決這一問題提供了新的思路。目前，已經有一些具有特殊性能的分子被作為新型的單體來制備薄膜復合膜，但單體的選擇仍局限于有機分子，不能進一步結合無機納米顆粒獨特的優勢。

發明內容

本發明涉及一種EMT型分子篩的有機/無機雜化膜材料，其制備方法以及其在水溶液中染料分離方面的應用。

本發明采用界面聚合法，在聚醚砜載體上制備得到了一種全新的有機/無機雜化膜材料，其制備步驟如下：

(1)超小尺寸EMT分子篩的制備