[發(fā)明專利]氮化碳改性Janus耐酸型納濾膜及其制備方法和應(yīng)用

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110304738.7
• 申請(qǐng)日: 2021-03-22
• 公開（公告）號(hào): CN112999870A
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王軍;孟蕓翊;俞靈;張勇;李魁嶺;曹愛新
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心
• 主分類號(hào): B01D61/00
• 分類號(hào): B01D61/00;B01D67/00;C02F1/44;C02F101/20
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 劉歌

一種氮化碳改性Janus耐酸型納濾膜及其制備方法和應(yīng)用，該氮化碳改性Janus耐酸型納濾膜的制備方法包括將超濾基膜浸入到配置好的水相溶液中反應(yīng)，干燥后得到超濾基膜一；將超濾基膜一浸入到油相溶液中反應(yīng)，得到超濾基膜二；將超濾基膜二熱處理后得到超濾基膜三；將超濾基膜三酸處理，得到氮化碳改性Janus耐酸型納濾膜。本發(fā)明通過加入二維碳材料氮化碳(C₃N4)，提供了狹窄、光滑且相互連通的二維通道，阻隔了大分子物質(zhì)通過，降低了水分子運(yùn)輸阻力；采用界面聚合的方法將添加了二維碳材料C₃N₄的復(fù)合功能層牢固負(fù)載于超濾基膜的表面，本發(fā)明制備的納濾膜在保證耐酸性和對(duì)多價(jià)陽(yáng)離子的截留率的前提下，顯著提高了通量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及膜制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種氮化碳改性Janus耐酸型納濾膜及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

納濾膜作為一種表面荷電的分離膜，不僅可以通過篩分作用來(lái)分離不同分子量的物質(zhì)，還可以通過靜電排斥作用對(duì)溶質(zhì)進(jìn)行選擇性分離，且其操作壓力比反滲透膜低，減少了較大的能耗，是一種工藝簡(jiǎn)單、優(yōu)勢(shì)明顯的資源回收方法。因此，近年來(lái)納濾膜分離技術(shù)已廣泛應(yīng)用于純水制備、海水淡化脫鹽、小分子有機(jī)物回收與去除、重金屬富集與回收、工業(yè)廢水處理等眾多領(lǐng)域。但大多數(shù)傳統(tǒng)的納濾膜是聚酰胺類膜，在極端環(huán)境(強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化、高溫等環(huán)境)下不耐受，易發(fā)生水解，限制了其在極端環(huán)境中的廣泛應(yīng)用。在實(shí)際化工過程中，酸性廢水是我國(guó)最為常見的一類工業(yè)廢水，如礦山廢水、冶煉廢水、電鍍廢水、硫酸法鈦白粉酸性廢水等。采用耐酸型納濾膜可以實(shí)現(xiàn)對(duì)酸性廢水中重金屬離子和酸的同步分離和資源化回收，因此，研制耐酸納濾膜具有重要意義。

目前絕大部分耐酸型納濾膜為荷負(fù)電納濾膜，對(duì)多價(jià)陽(yáng)離子的截留率和透酸率有待提高，且通量較低。制備荷正電和Janus納濾膜是提高其對(duì)多價(jià)金屬離子截留率的重要方法之一。目前常采用聚乙烯胺類物質(zhì)與三聚氰氯經(jīng)界面聚合反應(yīng)制得，雖然該工藝制得的納濾膜耐酸性和透酸率有所提高，但反應(yīng)速率低，反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，通量還需進(jìn)一步提高。因此，發(fā)明一種工藝簡(jiǎn)單，反應(yīng)時(shí)間短，水通量和多價(jià)鹽金屬離子截留率高的納濾膜是十分有必要的。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的主要目的之一在于提出一種氮化碳改性Janus耐酸型納濾膜及其制備方法和應(yīng)用，以期至少部分地解決上述技術(shù)問題中的至少之一。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，作為本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種氮化碳改性Janus耐酸型納濾膜的制備方法，包括：

S1：將超濾基膜浸入到配置好的水相溶液中反應(yīng)，干燥后得到超濾基膜一；其中，水相溶液中包括水相單體A、縛酸劑、二維納米材料B和表面活性劑；

S2：將超濾基膜一浸入到油相溶液中反應(yīng)，得到超濾基膜二；

S3：將超濾基膜二熱處理后得到超濾基膜三；

S4：將超濾基膜三酸處理，得到氮化碳改性Janus耐酸型納濾膜。

作為本發(fā)明的另一個(gè)方面，還提供了一種氮化碳改性Janus耐酸型納濾膜，采用如上所述的制備方法獲得。

作為本發(fā)明的又一個(gè)方面，還提供了如上所述的氮化碳改性Janus耐酸型納濾膜在水質(zhì)凈化領(lǐng)域的應(yīng)用。

基于上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明的氮化碳改性Janus耐酸型納濾膜及其制備方法和應(yīng)用相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)至少具有以下優(yōu)勢(shì)之一或一部分：