[發明專利]一種二硫化鉬-銅改性聚酰胺納濾膜的制備方法及其應用

在審

• 申請號: 202210867216.2
• 申請日: 2022-07-22
• 公開（公告）號: CN115090126A
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發明（設計）人: 鄒康兵;柳君俠;玉旭日;趙亞翔;王志紅
• 申請（專利權）人: 廣州市自來水有限公司
• 主分類號: B01D67/00
• 分類號: B01D67/00;B01D69/02;B01D71/56;C02F1/44
• 代理公司: 廣州浩泰知識產權代理有限公司 44476
• 代理人: 張亞男

本發明涉及改性納濾膜技術領域，具體涉及一種二硫化鉬?銅改性聚酰胺納濾膜的制備方法及其應用；二硫化鉬?銅聯合改性聚酰胺納濾膜的制備包括：制備均苯三甲酰氯?二硫化鉬有機相溶液；制備間苯二胺?銅水相溶液；利用均苯三甲酰氯?二硫化鉬有機相溶液和間苯二胺?銅水相溶液在聚醚砜基膜上進行界面聚合，得到二硫化鉬?銅改性的聚酰胺納濾膜；該二硫化鉬?銅改性的聚酰胺納濾膜在中水回用領域中具有較高的滅菌性能和較高的膜通量。

技術領域

本發明涉及改性納濾膜技術領域，具體涉及一種二硫化鉬-銅改性聚酰胺納濾膜的制備方法及其應用。

背景技術

膜法水處理技術以其綠色、環保、高效率、低能耗等獨特優勢廣泛應用于中水回用的領域。然而，膜污染會造成產水量下降、增加運行能耗及降低膜的使用壽命，嚴重制約膜技術的推廣和應用。其中膜的生物結垢占膜污染現象的45％以上；微生物吸附在膜表面上，利用膜表面截留的可生物降解物質和死亡的細菌進行生長繁殖，從而加劇了微生物在膜上的繁殖，造成了大量的生物結垢；而膜上的微生物會滲入膜中并進入過濾的水中，導致出水水質下降；此外，微生物排出的酸性物質會造成膜的生物降解，導致膜結構受到破壞。因此，膜生物污染是制約膜技術在中水回用領域的應用的主要原因。

常用的聚酰胺納濾膜(比如NF90、NF270)是在聚醚砜(PES)或聚砜(PS)超濾基膜的基礎上，通過有機相單體(比如均苯三甲酰氯，TMC)和水相單體(比如間苯二胺，MPD)界面聚合而形成致密的聚酰胺分離層。雖然現有商業的NF膜具有較好的水通量和理想的截鹽率，但大都缺乏抗生物污染能力。在各種生物污染控制方法中，設計具有抗生物污染性能的膜是一種迫切而有效的抑制微生物生長的方法。由于金屬具有很強的抗菌能力，在膜表面摻入金屬或有機抗菌材料是一種很有前景的策略。在所有使用的抗菌劑中，銀或銀納米顆粒因其出色的抗菌能力而被廣泛研究。但直接將Ag或AgNPs植入膜表面容易團聚，形成制膜缺陷，導致膜水通量的降低、金屬離子的滲漏及抑菌效果的降低，因此，需要輔以親水性材料以穩定金屬離子，避免團聚而形成的膜缺陷。作為一種典型的藥劑，聚多巴胺被用來原位還原銀形成銀納米顆粒；這種方式有效解決了AgNPs團聚的問題，使其在抗污膜上均勻分布，制備的膜具有較好的抗菌效果；然而PDA在膜表面沉積過程較為緩慢，需要幾個小時到十幾個小時的時間，且PDA利用率不高。現有專利CN102008908A公開了一種利用改性碳納米管增強抗菌性的超濾膜的制備方法，雖然該方法的碳納米管經過氧化處理或高壓等離子處理改性后，使得碳納米管之間由于靜電排斥而避免了團聚問題，但碳納米管的陣列取向不易控制，且制備過程復雜。作為一種二維的納米材料，氧化石墨烯由于多功能表面和親水性被廣泛關注；雖然GO的表面官能團能夠促使形成均勻分散的AgNPs和較低的離子滲漏，制備的膜具有較高的抗菌效果；但是，GO中含氧官能團帶來的溶脹導致GO膜在水溶液中不穩定。

發明內容

本發明的第一目的在于提供一種二硫化鉬-銅改性聚酰胺納濾膜的制備方法，得到一種抗生物污染能力強且水通量較高的二硫化鉬-銅改性聚酰胺納濾膜。

在聚醚砜(PES)基膜的基礎上，通過均苯三甲酰氯有機相和間苯二胺水相界面聚合形成聚酰胺納濾膜；分別在有機相和水相中添加二硫化鉬和銅作為改性藥劑，二硫化鉬-銅改性聚酰胺納濾膜的制備方法，步驟如下：

步驟一：制備TMC有機相溶液，利用得到的TMC有機相溶液與單層二硫化鉬制備TMC-MoS2有機相溶液；

步驟二：制備間苯二胺水相溶液，利用間苯二胺水相溶液與銅鹽制備間苯二胺-銅鹽水相溶液；

步驟三：界面聚合制備聚酰胺納濾膜，即：將基底PES膜正面浸入MPD-CuSO4水相溶液中，反應時間為20s，在室溫下干燥直到完全干；把干燥后的膜正面浸入TMC-MoS2有機相溶液，反應時間為10s，得到改性膜。

步驟四：將改性膜放置于空氣循環烘箱中在60℃下干燥3min，得到二硫化鉬-銅改性聚酰胺納濾膜。

優選的，步驟一中所述有機相溶液以TMC為溶質，正己烷為溶劑。