一种纳米致密复合反渗透膜及其制备方法

1.本发明涉及反渗透膜技术领域，具体涉及一种纳米致密复合反渗透膜的制备方法及应用。


背景技术：

2.反渗透膜技术是膜分离领域里应用最为广泛，技术难度最高的一种膜分离技术，反渗透膜在使用过程中具有常温操作、无化学添加、高效、低能耗的优点。但是反渗透膜在使用过程中的皮层脱落和抗污染问题目前仍然是一大需要解决的问题。
3.目前针对皮层脱落和抗污染问题的改性主要集中在后处理和添加亲水材料改善，cn200810162610.6申请了一种在聚酰胺层进行表面嫁接的方法来形成稳定层改善膜的性能，但表面嫁接还是存在着使用过程中强度不足导致皮层脱落的问题。


技术实现要素：

4.为了解决以上问题，本发明通过从象草中提取纳米晶并改性，通过强螯合引入反渗透膜中，提供一种纳米致密复合反渗透膜的制备方法。本发明申请从象草中提取纳米晶，利用纳米晶的高强度和纳米水通道作用，对其进行亲水化改性，与界面聚合层形成强螯合纳米致密层，大幅度提升反渗透膜稳定性和亲水性。
5.一种纳米致密复合反渗透膜及其制备方法包括以下步骤：（1）将磨碎的象草叶片依次浸泡在1mol/l的硫酸溶液和2mol/l的氢氧化钠溶液中各40min，用去离子水冲洗后过30目筛得到纳米晶；（2）将2,2,6,6
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四甲基哌啶氧化物、溴化钠、次氯酸钠和（1）制备的纳米晶依次加入到去离子水中，在25℃下搅拌反应3h后离心得到氧化纳米晶；所述溶液中各原料为：1wt%
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5wt%纳米晶、0.5wt%
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2wt%的2,2,6,6
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四甲基哌啶氧化物、1wt%
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3wt%溴化钠、0.5wt %
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4wt%次氯酸钠、其余为去离子水溶液；（3）将（2）制备的氧化纳米晶、戊二醛加入到丝素蛋白溶液中搅拌均匀后涂覆在聚砜超滤膜上，在60℃热处理10min后得到凝胶纳米晶超滤膜；所述丝素蛋白溶液中各原料为：1wt%
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5wt%氧化纳米晶、0.5wt%
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3wt%戊二醛、15wt%丝素蛋白、其余为水；（4）将（3）制备的超滤膜浸渍在ph=7的水相溶液中40s，通过橡胶辊除去多余溶液后浸渍在油相溶液中60s，在80℃、10min热处理后得到初生反渗透膜；所述水相溶液中各原料为：2.5wt%邻苯二胺、0.3wt%三乙胺、0.3wt%樟脑磺酸、其余为水；所述油相溶液中各原料为：0.05wt%对苯三甲酰氯、其余为溶剂乙基环己烷；（5）将（4）制备的初生反渗透膜浸渍在ph=5的含有高碘酸钠和单宁酸的三羟甲基氨基甲烷盐酸盐缓冲溶液中，用去离子水冲洗后得到纳米致密复合反渗透膜；所述缓冲溶液中各原料为：0.5wt%
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2wt%高碘酸钠、0.5wt%
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1wt%单宁酸、其余为三
羟甲基氨基甲烷盐酸盐缓冲溶液；所述浸渍时间为5min
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10min；本发明与现有技术相比具有的有益效果是：（1）本发明通过对纳米晶进行改性，合成了凝胶纳米晶并引入超滤膜中，凝胶纳米晶的高分散性和亲水性避免了后续界面聚合层的脱落问题，同时提升了超滤层和界面聚合层之间的相容性。
6.（2）本发明制备的纳米致密复合反渗透膜，凝胶纳米晶分布在超滤膜层中，与界面聚合层中的亲水改性层形成强螯合纳米致密交联，纳米晶的水通道作用也大幅度提升反渗透膜稳定性和亲水性。
具体实施方式
7.以下提供本发明一种纳米致密复合反渗透膜的的具体实施方式。
8.实施例1将磨碎的象草叶片依次浸泡在1mol/l的硫酸溶液和2mol/l的氢氧化钠溶液中各40min，用去离子水冲洗后过30目筛得到纳米晶。
9.将2,2,6,6
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四甲基哌啶氧化物、溴化钠、次氯酸钠和纳米晶在25℃下搅拌反应1h后离心得到氧化纳米晶。其中各原料组分分别为0.5wt%的2,2,6,6
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四甲基哌啶氧化物、1wt%溴化钠、1wt%的次氯酸钠、1wt%的纳米晶、其余为去离子水。
10.将1wt%的氧化纳米晶、0.5wt%的戊二醛、15wt%丝素蛋白，其余为水组成的溶液搅拌均匀后涂覆在聚砜超滤膜上，在60℃热处理10min后得到凝胶纳米晶超滤膜。
11.将凝胶纳米晶超滤膜浸渍在ph=7的2.5wt%的邻苯二胺、0.3wt%的三乙胺、0.3wt%的樟脑磺酸、其余为水组成的水相溶液中40s后通过橡胶辊除去多余溶液后浸渍在0.05wt%的对苯三甲酰氯，其余为溶剂乙基环己烷组成的油相溶液60s，在80℃、10min热处理后得到初生反渗透膜。
12.将初生反渗透膜浸渍在ph=5的0.5wt%的高碘酸钠、0.5wt%的单宁酸、其余为三羟甲基氨基甲烷盐酸盐组成的缓冲溶液5min，用去离子水冲洗后得到纳米致密复合反渗透膜。
13.实施例2氧化纳米晶的制备过程同实施例1。
14.将3wt%的氧化纳米晶、2wt%的戊二醛、15wt%丝素蛋白、其余为水组成的溶液搅拌均匀后涂覆在聚砜超滤膜上，在60℃热处理10min后得到凝胶纳米晶超滤膜。
15.将凝胶纳米晶超滤膜浸渍在ph=7的2.5wt%的邻苯二胺、0.3wt%的三乙胺、0.3wt%的樟脑磺酸、其余为水组成的水相溶液中40s后通过橡胶辊除去多余溶液后浸渍在0.05wt%的对苯三甲酰氯、其余为乙基环己烷组成的油相溶液60s，在80℃、10min热处理后得到初生反渗透膜。
16.将初生反渗透膜浸渍在ph=5的1wt%的高碘酸钠、1wt%的单宁酸、其余为三羟甲基氨基甲烷盐酸盐组成的缓冲溶液8min，用去离子水冲洗后得到纳米致密复合反渗透膜。
17.实施例3氧化纳米晶的制备过程同实施例1。
18.将5wt%的氧化纳米晶、2wt%的戊二醛、15wt%丝素蛋白、其余为水组成的溶液搅拌均匀后涂覆在聚砜超滤膜上，在60℃热处理10min后得到凝胶纳米晶超滤膜。
19.将凝胶纳米晶超滤膜浸渍在ph=7的2.5wt%的邻苯二胺、0.3wt%的三乙胺、0.3wt%的樟脑磺酸、其余为水组成的水相溶液中40s后通过橡胶辊除去多余溶液后浸渍在0.05wt%的对苯三甲酰氯、其余为溶剂乙基环己烷组成的油相溶液60s，在80℃、10min热处理后得到初生反渗透膜。
20.将初生反渗透膜浸渍在ph=5的2wt%的高碘酸钠、1wt%的单宁酸、其余为三羟甲基氨基甲烷盐酸盐组成的缓冲溶液10min，用去离子水冲洗后得到纳米致密复合反渗透膜。
21.实施例4将磨碎的象草叶片依次浸泡在1mol/l的硫酸溶液和2mol/l的氢氧化钠溶液中各40min，用去离子水冲洗后过30目筛得到纳米晶。
22.将2,2,6,6
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四甲基哌啶氧化物、溴化钠、次氯酸钠和纳米晶在25℃下搅拌反应3h后离心得到氧化纳米晶。其中各原料组分分别为1.5wt%的2,2,6,6
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四甲基哌啶氧化物、3wt%溴化钠、2.5wt%的次氯酸钠、3wt%的纳米晶、其余为去离子水。
23.其余制备过程同实施例1，得到纳米致密复合反渗透膜。
24.实施例5将磨碎的象草叶片依次浸泡在1mol/l的硫酸溶液和2mol/l的氢氧化钠溶液中各40min，用去离子水冲洗后过30目筛得到纳米晶。
25.将2,2,6,6
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四甲基哌啶氧化物、溴化钠、次氯酸钠和纳米晶在25℃下搅拌反应3h后离心得到氧化纳米晶。其中各原料组分分别为2wt%的2,2,6,6
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四甲基哌啶氧化物、3wt%溴化钠、2.5wt%的次氯酸钠、5wt%的纳米晶、其余为去离子水。
26.其余制备过程同实施例1，得到纳米致密复合反渗透膜。
27.对比例1将磨碎的象草叶片依次浸泡在1mol/l的硫酸溶液和2mol/l的氢氧化钠溶液中各40min，用去离子水冲洗后过30目筛得到纳米晶。
28.将1wt%的纳米晶、0.5wt%的戊二醛、15wt%丝素蛋白、其余为水组成的溶液搅拌均匀后涂覆在聚砜超滤膜上，在60℃热处理10min后得到纳米晶超滤膜。
29.将纳米晶超滤膜浸渍在ph=7的2.5wt%的邻苯二胺、0.3wt%的三乙胺、0.3wt%的樟脑磺酸、其余为水组成的水相溶液中40s后通过橡胶辊除去多余溶液后浸渍在0.05wt%的对苯三甲酰氯、其余为溶剂乙基环己烷的油相溶液60s，在80℃、10min热处理后得到初生反渗透膜。
30.对比例2将磨碎的象草叶片依次浸泡在1mol/l的硫酸溶液和2mol/l的氢氧化钠溶液中各40min，用去离子水冲洗后过30目筛得到纳米晶。
31.将2,2,6,6
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四甲基哌啶氧化物、溴化钠、次氯酸钠和纳米晶在25℃下搅拌反应3h后离心得到氧化纳米晶。其中各原料组分分别为0.5wt%的2,2,6,6
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四甲基哌啶氧化物、1wt%溴化钠、1wt%的次氯酸钠、1wt%的纳米晶、其余为去离子水。
32.将1wt%的氧化纳米晶、0.5w%的戊二醛、15wt%丝素蛋白，其余为水组成的溶液搅拌均匀后涂覆在聚砜超滤膜上，在60℃热处理10min后得到凝胶纳米晶超滤膜。
33.将凝胶纳米晶超滤膜浸渍在ph=7的2.5wt%的邻苯二胺、0.3wt%的三乙胺、0.3wt%的樟脑磺酸、其余为水组成的水相溶液中40s后通过橡胶辊除去多余溶液后浸渍在0.05wt%的对苯三甲酰氯、其余为溶剂乙基环己烷的油相溶液60s，在80℃、10min热处理后得到复合反渗透膜。
34.表1.实施例和对比例反渗透膜的通量、脱盐率、和接触角通过表1可知：采用本发明方法制备的纳米致密复合反渗透膜具有纳米致密水通道和高稳定性，两层结构形成强螯合，亲水性较好。
35.上述所述仅为本发明的较优选实施例而已，应当指出，并不用于限制本发明，在本发明的构思和原则之内，所作的若干修改和润色，均包含在本发明的保护范围内。