[發明專利]一種rGO/ZIF-8復合納米材料作中間層改性納濾膜及制備方法

有效

• 申請號: 202110741467.1
• 申請日: 2021-06-30
• 公開（公告）號: CN113318616B
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發明（設計）人: 呂永濤;吝力;楊雅馨;成林珊;潘永寶;崔雙科;劉爽;董曉瑩;徐熔懌;馬超
• 申請（專利權）人: 西安建筑科技大學;陜西省現代建筑設計研究院
• 主分類號: B01D71/68
• 分類號: B01D71/68;B01D71/56;B01D71/42;B01D71/34;B01D71/30;B01D71/26;B01D71/16;B01D69/12;B01D69/02;B01D67/00;B01D61/02
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 姚詠華

本發明公開了一種rGO/ZIF?8復合納米材料作中間層改性納濾膜及制備方法，包括：配制鑄膜液，通過相轉化法制備多孔支撐底膜；將rGO/ZIF?8復合材料均勻分散在緩沖溶液中超聲處理；加入鹽酸多巴胺后共沉積于多孔支撐底膜上，熱處理，形成PDA?rGO/ZIF?8膜置于多元胺水溶液中，多元酰氯?油相溶液于PDA?rGO/ZIF?8膜表面進行界面聚合，熱處理后制得改性有機分離納濾膜。該復合納米材料極大的改善了其親水性，使其在水相溶液中的分散性增強，減少材料因團聚而對納濾膜表面造成的缺陷，使膜選擇性無大幅下降的同時，提高膜的滲透性。

技術領域

本發明屬于膜分離技術領域，涉及一種引入rGO/ZIF-8復合納米材料作為中間層改性納濾膜的制備方法。

背景技術

隨著人口的快速增長以及工業化程度迅速提高，工業廢水處理與零排放、高品質水源水需求以及水資源短缺等諸多問題日益引起人們的關注。膜分離技術是解決上述問題最有效的方法，在水環境和水處理領域發揮著越來越重要的作用。

納濾膜分離技術用于分離小分子有機物及高價鹽離子，成為高品質水生產的主要技術。目前基于聚酰胺(PA)薄膜復合(TFC)膜的制備最常用的方法為界面聚合法，形成致密且交聯的PA層起到選擇性分離小分子有機物和高價鹽的作用，但截留率與滲透率之間的“trade-off”效應難以使膜的滲透性和溶質排斥率同時提高，成為納濾膜改性的焦點問題。

隨著納米科學的迅速發展，將功能化納米材料引入到分離層中可在一定程度上改善納濾膜的綜合性能，但高濃度納米材料的添加會導致納米粒子分散性差、易團聚，同時不可避免地增加了PA層的厚度，限制膜滲透性能的進一步提升。近年的研究發現，在界面聚合(IP)之前引入中間層可通過改善支撐膜的親水性、孔隙率和孔徑分布，提高胺單體在反應界面的存儲并減緩其向有機相擴散的速率，有利于形成超薄、無缺陷的致密PA活性層，賦予膜高透水性的同時保留了良好的溶質截留率。因此，基于對膜表面涂層和薄膜復合膜形成的當前知識來制造新型中間層有著重要意義。

發明內容

本發明提供了一種rGO/ZIF-8復合納米材料作中間層改性納濾膜制備方法，利用rGO對ZIF-8進行修飾，合成rGO/ZIF-8復合納米材料極大的改善了其親水性，使其在水相溶液中的分散性增強，減少材料因團聚而對納濾膜表面造成的缺陷，使膜選擇性無大幅下降的同時，提高膜的滲透性。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種rGO/ZIF-8復合納米材料作中間層改性納濾膜的制備方法，其特征在于，包括：

(1)底膜制備：將底膜高分子超濾膜材料聚合物溶于有機溶劑中，添加聚乙烯吡咯烷酮、丙酮和聚乙二醇，配制鑄膜液，通過相轉化法制備多孔支撐底膜；

(2)中間層制備：多孔支撐底膜浸潤、清洗，將rGO/ZIF-8復合材料均勻分散在緩沖溶液中，超聲處理；加入鹽酸多巴胺后共沉積于多孔支撐底膜上，沉積完成清洗并進行熱處理，形成PDA-rGO/ZIF-8膜：

(3)分離層制備：將PDA-rGO/ZIF-8膜置于多元胺水溶液中，一定時間后除去表面殘余溶液并使PDA-rGO/ZIF-8膜表面充分干燥；另取多元酰氯-油相溶液于PDA-rGO/ZIF-8膜表面進行界面聚合反應，一定時間后除去殘余溶液并進行熱處理；制得高截留率的rGO/ZIF-8復合納米材料改性有機分離納濾膜，置于去離子水中保存。

優選的，聚合物、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、丙酮和聚乙二醇(PEG)的質量比為16：2：2：5。

優選的，所述聚合物為聚砜、聚醚砜、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚氨酯或醋酸纖維素、聚氯乙烯、聚己內酰胺或聚呋喃醇中的任一種。

優選的，所述有機溶劑為二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺或甲基吡咯烷酮中的任一種。