一种基于静电纺纳米纤维膜的复合反渗透膜的制备方法_2

文档序号:8930046阅读:来源:国知局
搅拌若干小时形成纺丝液,然后将纺丝液装入纺丝装置中进行静电纺丝,纺丝电压15?20kV,纺丝距离13cm,推进速度为0.001mm/s。将得到的静电纺纳米纤维膜在热压机上进行热压处理,热压温度100°C,热压时间900s。
[0037](2)将Ig壳聚糖溶解在200ml体积比为1/100的乙酸/水的混合溶剂中搅拌3?5h形成均匀的溶液,然后加入不同体积的(分别为乙酸/水的混合溶剂体积的0.25%,1%,1.75% )的戊二醛,继续搅拌20min后,倒入装有PAN纳米纤维膜的表面皿中浸泡20min ;
[0038](3)将步骤⑵中的膜取出,置于台式匀胶机(KW-4A,中国科学院微电子研究所,以下同)上进行涂覆,先慢速旋涂18s,然后快速旋涂1s ;
[0039](4)将涂覆后的膜室温下密封保存12h,然后浸泡于去离子水中备用;
[0040](5)将1.0Og的MPD和0.075g的十二烷基磺酸钠溶解于50ml去离子水中搅拌形成水相溶液;将0.04g TMC溶解于40ml正己烷中搅拌形成有机相溶液;
[0041](6)将涂覆后的膜固定于方形框架中,先将水相溶液倒入膜的表面,浸泡30min,倒出,并用橡胶辊去除多余的溶液,然后将有机相溶液倒入膜的表面进行界面聚合,聚合时间为90s。聚合完后,将有机相溶液倒出,先将膜在室温下干燥lOmin,然后75°C下热处理15min后取出得到纳米纤维膜基复合反渗透膜;
[0042](7)将得到的膜用去离子水冲洗三次,然后再在去离子水中浸泡,最后储存于5°C的去离子水中备用。
[0043]如图2-a至图2-f所示,为本实施例交联剂含量不同时制备的PAN纳米纤维膜基复合反渗透膜的表面形貌图片,其中,图2-a,图2-b,图2-c:放大倍数为5000倍,图2_d,图 2-e,图 2-f:放大倍数为 20000 倍;图 2_a,图 2_d:0.25%,图 2_b,图 2_e:1 %,图 2_c,图
2-f:1.75%0
[0044]从图中可以看出,交联剂浓度为0.25v.%和1.75v.%时制备的膜的表面形貌都有一些团聚体的出现,而交联剂浓度为1.0v.%时制备的膜表面是比较均匀、致密的具有典型聚酰胺反渗透膜结构特征的纳米微结构。
[0045]本部分主要研究交联剂的浓度对制备的膜的结构的影响,选出一个最佳的浓度,然后在进行完下一阶段(壳聚糖的浓度的影响)后选出最佳条件进行性能的测试。
[0046]实施例2
[0047](I)将7.34g PAN溶解在20ml DMF中,搅拌若干小时形成纺丝液,然后将纺丝液装入纺丝装置中进行静电纺丝,纺丝电压15?20kV,纺丝距离13cm,推进速度为0.001mm/s。将得到的静电纺纳米纤维膜进行热压处理,热压温度100°C,热压时间900s。
[0048](2)将不同质量的(1.0gU.25g、l.5g)壳聚糖溶解在200ml体积比为1/100的乙酸/水的混合溶剂中搅拌3?5h形成均匀的溶液(壳聚糖浓度为5g/L,6.25g/L,7.5g/L),然后加入I %乙酸/水的混合溶剂体积的戊二醛,继续搅拌20min后,倒入装有PAN纳米纤维膜的表面皿中浸泡20min ;
[0049](3)将步骤(2)中的膜取出,置于台式匀胶机上进行涂覆,先慢速旋涂18s,然后快速旋涂1s ;
[0050](4)将涂覆后的膜室温下密封保存12h,然后浸泡于去离子水中备用;
[0051](5)将1.0Og的MPD和0.075g的十二烷基磺酸钠溶解于50ml去离子水中搅拌形成水相溶液;将0.04g TMC溶解于40ml正己烷中搅拌形成有机相溶液;
[0052](6)将涂覆后的膜固定于方形框架中,先将水相溶液倒入膜的表面,浸泡30min,倒出,并用橡胶辊去除多余的溶液,然后将有机相溶液倒入膜的表面进行界面聚合,聚合时间为90s。聚合完后,将有机相溶液倒出,先将膜在室温下干燥lOmin,然后75°C下热处理15min后取出得到纳米纤维膜基复合反渗透膜;
[0053](7)将得到的膜用去离子水冲洗,然后再在去离子水中浸泡,最后储存于5°C的去尚子水中备用。
[0054]如图3-a至图3-f所示,为本实施例壳聚糖浓度不同时制备的PAN纳米纤维膜基复合反渗透膜的表面形貌图,其中,图3-a,图3-b,图2-c:放大倍数为5000倍,图3_d,图
3-e,图 3-f:放大倍数为 30000 倍;图 3_a、图 3_d:5g/L,图 3_b、图 3_e:6.25g/L,图 3_c、图
3-f:7.5g/L。
[0055]壳聚糖的最佳浓度为5g/L,实验进行中推测壳聚糖浓度增大会增大其致密性和表面活性基团的浓度,从而提高其与水相间苯二胺的相互作用,进而影响制备的膜的结构和性能,所以选择了比最佳浓度大一些的两个浓度进行研究。三个条件下得到的膜的分离性能测试如图4所示。
[0056]实施例3
[0057](I)将4.75g PVDF溶解在20ml DMF中,搅拌若干小时形成纺丝液,然后将纺丝液装入纺丝装置中进行静电纺丝,纺丝电压15?20kV,纺丝距离13cm,推进速度为0.0Olmm/S。将得到的静电纺纳米纤维膜进行热压处理,热压温度100°C,热压时间900s。
[0058](2)将Ig壳聚糖溶解在200ml体积比为1/100的乙酸/水的混合溶剂中搅拌3?5h形成均匀的溶液,然后加入体积为乙酸/水的混合溶剂体积I %的戊二醛,继续搅拌20min后,倒入装有PVDF纳米纤维膜的表面皿中浸泡20min ;
[0059](3)将步骤(2)中的膜取出,置于台式匀胶机上进行涂覆,先慢速旋涂18s,然后快速旋涂1s ;
[0060](4)将涂覆后的膜室温下密封保存12h,然后浸泡于去离子水中备用;
[0061](5)将1.0Og的MPD和0.075g的十二烷基磺酸钠溶解于50ml去离子水中搅拌形成水相溶液;将不同质量的TMC溶解于40ml正己烷中搅拌形成有机相溶液(浓度为0.5g/L,lg/L,2.5g/L);
[0062](6)将涂覆后的膜固定于方形框架中,先将水相溶液倒入膜的表面,浸泡30min,倒出,并用橡胶辊去除多余的溶液,然后将有机相溶液倒入膜的表面进行界面聚合,聚合时间为90s。聚合完后,将有机相溶液倒出,先将膜在室温下干燥lOmin,然后75°C下热处理15min后取出得到纳米纤维膜基复合反渗透膜;
[0063](7)将得到的膜用去离子水冲洗,然后再在去离子水中浸泡,最后储存于5°C的去尚子水中备用;
[0064]将制备的膜装于错流装置中进行性能测试,当NaCl的浓度为2000mg/L时,膜的通量为15?30L/m2*h,盐离子截留率为70?92%。
[0065]图5-a至图5-f为实施例4有机相TMC浓度不同时得到的PVDF纳米纤维膜基复合反渗透膜的扫描电镜图片,其中,图5-a:0.5g/L,图5-b:0.8g/L,图5-c:1.0g/L,图5_d:
1.5g/L,图5-e:2.0g/L,图5-f:2.5g/L。图8为有机相TMC浓度不同时得到的PVDF纳米纤维膜基复合反渗透膜的性能测试。
[0066]从图5可以看出,当TMC的浓度为0.5g/L的时候,没有形成有效的聚酰胺活性层。从图6可以看出,随着TMC浓度的增大,膜的通量逐渐增大,但是盐离子截留率越来越低。
[0067]实施例4
[0068](I)将4.75g PVDF溶解在20ml DMF中,搅拌若干小时形成纺丝液,然后将纺丝液装入纺丝装置中进行静电纺丝,纺丝电压15?20kV,纺丝距离13cm,推进速度为0.0Olmm/S。将得到的静电纺纳米纤维膜进行热压处理,热压温度100°C,热压时间900s。
[0069](2)将Ig壳聚糖溶解在200ml体积比为1/100的乙酸/水的混合溶剂中搅拌3?5h形成均匀的溶液,然后加入体积为乙酸/水的混合溶剂体积I %的戊二醛,继续搅拌20min后,倒入装有PVDF纳米纤维膜的表面皿中浸泡20min ;
[0070](3)将步骤(2)中的膜取出,置于台式匀胶机上进行涂覆,先慢速旋涂18s,然后快速旋涂1s ;
[0071](4)将涂覆后的膜室温下密封保存12h,然后浸泡于去离子水中备用;
[0072](5)将1.0Og的MPD和0.075g的十二烷基磺酸钠溶解于50ml去离子水中搅拌形成水相溶液;将0.04gTMC溶解于40ml正己烷中搅拌形成有机相溶液;
[0073](6)将涂覆后的膜固定于自制的方形框架中,先
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