[發明專利]一種褶皺結構多功能納濾膜及其制備方法

有效

• 申請號: 202110868523.8
• 申請日: 2021-07-30
• 公開（公告）號: CN113713633B
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發明（設計）人: 安曉強;蘭華春;崔雨琦;劉烈;曲久輝;劉會娟
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: B01D69/02
• 分類號: B01D69/02;B01D71/56;B01D69/10;B01D67/00;C02F1/44
• 代理公司: 北京瑞盛銘杰知識產權代理事務所(普通合伙) 11617
• 代理人: 劉瑩

本發明提出一種褶皺結構多功能納濾膜及其制備方法，屬于污水膜處理技術領域。所述多功能納濾膜，包括支撐底膜和位于支撐底膜上的氮化碳改性聚酰胺分離層，其中，所述氮化碳改性聚酰胺分離層由含氮化碳溶膠的多元胺單體的水溶液與含多元酰氯單體的有機溶液通過界面聚合反應而得。本發明提出的褶皺結構多功能納濾膜，借助氮化碳溶膠分子間氫鍵作用形成自組裝結構，為界面聚合反應提供親水性表面誘導褶皺結構形成，為提升納濾膜水通量和降低成本提供了簡單易控的方法。并且，氮化碳可光催化降解表面截留污染物，使得納濾膜具有光催化自清潔性能。

技術領域

本發明屬于污水膜處理技術領域，具體涉及一種褶皺結構多功能納濾膜及其制備方法。

背景技術

納濾膜是一種分離性能介于超濾膜和反滲透膜之間的壓力驅動膜，在工業廢水、生活污水、醫用廢水處理方面有著不可替代的作用。

目前，納濾膜的制備方法主要采用界面聚合法，通過水相中的多元胺單體和油相中多元酰氯單體在界面發生聚合反應，形成超薄的聚酰胺功能層。

然而，該技術仍然存在選擇層較厚，且致密、孔徑分布較寬等不足，滲透通量及單多價選擇性較低仍是限制其應用推廣的關鍵障礙。并且，為了降低膜污染，往往需對其表面進行親水改性，這也會引起膜過濾分離性能的降低。

復合納濾膜的選擇層結構對納濾性能起著重要作用，盡管降低選擇層厚度可提高膜通量，但若得到厚度低于100納米的選擇層仍存在一定的技術挑戰。

通過界面聚合過程調控獲得水通量高、單多價選擇性好、抗污染能力強的選擇層材料，是納濾膜分離凈水研究面臨的主要問題。

發明內容

本發明提出一種褶皺結構多功能納濾膜及其制備方法，利用氮化碳分子的自組裝特性構建親水性界面，進而誘導聚酰胺層制備過程中褶皺結構的形成，獲得結構穩定和可控的親水性材料表面，達到提高水通量的同時通過光降解污染物抑制膜污染的目的。

本發明提出一種褶皺結構多功能納濾膜，包括支撐底膜和位于支撐底膜上的氮化碳改性聚酰胺分離層，其中，所述氮化碳改性聚酰胺分離層由含氮化碳溶膠的多元胺單體的水溶液與含多元酰氯單體的有機溶液通過界面聚合反應而得。

進一步地，所述多元胺單體包括哌嗪、聚乙烯亞胺、1,4-二氨基環己烷、間苯二胺中至少一種。

進一步地，所述多元酰氯單體包括均苯三甲酰氯、均苯三酸、1,3?-苯二磺酰氯、對苯二甲酰氯中至少一種。

進一步地，所述支撐底膜包括聚碳酸酯濾膜、聚四氟乙烯濾膜、聚醚砜濾膜、聚砜濾膜或聚丙烯濾膜。

進一步地，所述的有機溶液包括正己烷、環己烷、苯和甲苯中至少一種。

本發明還提出上述任一褶皺結構多功能納濾膜的制備方法，包括如下步驟：

1)將親水性氮化碳溶膠添加到多元胺單體的水溶液中，超聲分散，得混合分散液；

2)將支撐底膜在上述混合分散液中浸潤，進行氮化碳分子溶膠的界面自組裝，得氮化碳基親水膜層改性底膜；

3)將上述氮化碳基親水膜層改性底膜在多元酰氯單體的有機溶液中浸潤，使多元胺單體和多元酰氯單體發生界面聚合反應，得褶皺結構多功能納濾膜。

進一步地，步驟1)中，親水性氮化碳溶膠的制備方法包括：將氮化碳材料分散于氫氧化鈉溶液，堿處理，得分散于水中的親水性氮化碳溶膠。

進一步地，步驟1)中，氮化碳在多元胺單體水溶液中的濃度為0.1-2.0?mg/mL；

步驟1)中，多元胺單體的水溶液的濃度為1-6?mg/mL。

進一步地，步驟2)中，浸潤的時間為20-180s。