[发明专利]树状聚酰胺-胺包埋无机纳米粒子制备纳滤膜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合纳滤膜的制备方法。

背景技术

纳滤是近年发展起来的一种新型的压力驱动膜分离过程，是介于反渗透与超滤之间的一种膜分离技术，也是二十一世纪最有发展前途的高新技术之一。纳滤膜具有纳米级孔径、操作压力低、可简化传统处理过程，对二价、多价离子和相对分子质量在200以上的有机物和大的阴离子团有较高的脱除率，且投资成本和操作、维护费用相对较低，是目前国内外膜分离领域研究的热点之一。目前市场上的纳滤膜多为有机膜，由于有机聚合物多为疏水性材料，所制的有机膜水通量低，截留率小。

发明内容

本发明开发出一种树状聚酰胺-胺(PAMAM)包埋无机纳米粒子制备纳滤膜的方法，要解决有机膜水通量低，膜的截留率小的问题，而提供的一种树状聚酰胺-胺(PAMAM)包埋无机纳米粒子制备纳滤膜的方法。

本发明树状聚酰胺-胺(PAMAM)包埋无机纳米粒子制备纳滤膜的方法按照以下步骤进行：一、配制质量浓度0.1％～10％的亲水试剂水溶液，将超滤膜浸泡在亲水试剂水溶液中进行亲水化处理，处理1小时～24小时后取出晾干，得到亲水化超滤膜，亲水试剂为乙醇、十二烷基磺酸钠(SDS)、烷基苯磺酸钠(ABS)、硬脂酸硫酸钠、硬脂酸磺酸钠、聚乙二醇(PEG)或聚乙烯醇(PVA)；二、配制质量浓度为1％～5％的树状分子聚酰胺-胺(PAMAM)水溶液，向树状分子聚酰胺-胺(PAMAM)水溶液中添加无机纳米粒子，使无机纳米粒子在树状分子聚酰胺-胺(PAMAM)水溶液中的质量浓度为0.1％～5.0％，纳米粒子为纳米SiO₂、纳米TiO₂或纳米Al₂O₃；三、将步骤一得到的亲水化超滤膜置于步骤二所配的混合液中，浸泡0.1小时～12小时后取出吸去多余水分，然后浸泡于质量浓度为0.2％～5.0％的有机相中，浸泡1分钟～5分钟后取出，得到聚合膜，有机相的溶质为多元酸、多元酐、多元酰氯或多元磺酰氯，有机溶剂为正己烷、正庚烷、正辛烷、苯、氯苯、甲苯、乙苯、四氯化碳、三氯甲烷、N，N-二甲基甲酰胺或N，N-二甲基乙酰胺；四、将步骤三得到的聚合膜放入恒温干燥箱中进行交联反应，烘箱温度为50℃～130℃，交联反应时间为5分钟～60分钟，得到交联膜；五、将步骤四得到的交联膜从烘箱中取出，用去离子水清洗1分钟～2分钟，得到纳滤膜。

本发明利用树状支化分子的高密度的末端胺基基团，分别与多元酸、多元酐、多元酰氯、多元磺酰氯等反应，提高纳滤膜的交联度并将无机纳米粒子引入有机聚合物体系中，利用树状大分子聚酰胺-胺(PAMAM)内部空腔结构的孔隙变化包埋活性纳米粒子，制备具有有机-无机复合性能的纳滤膜活性层，实现刚性无机纳米粒子与有机聚合物的互穿网络结构，从而解决了有机膜水通量低，膜的截留率小的问题。在压力0.6MPa下，纳滤膜的水通量达到了34L/m²·h，与现有有机膜通量26.1L/m²·h相比提高了30.3％。Na₂SO₄的脱除率达到了90％，与现有有机膜对Na₂SO₄的脱除率64.84％相比提高了38.8％。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。

具体实施方式一：本实施方式树状聚酰胺-胺(PAMAM)包埋无机纳米粒子制备纳滤膜的方法按照以下步骤进行：一、配制质量浓度0.1％～10％的亲水试剂水溶液，将超滤膜浸泡在亲水试剂水溶液中进行亲水化处理，处理1小时～24小时后取出晾干，得到亲水化超滤膜；二、配制质量浓度为1％～5％的树状分子聚酰胺-胺(PAMAM)水溶液，向树状分子聚酰胺-胺(PAMAM)水溶液中添加无机纳米粒子，使无机纳米粒子在树状分子聚酰胺-胺(PAMAM)水溶液中的质量浓度为0.1％～5.0％；三、将步骤一得到的亲水化超滤膜置于步骤二所配的混合液中，浸泡0.1小时～12小时后取出吸去多余水分，然后浸泡于质量浓度为0.2％～5.0％的有机相中，浸泡1分钟～5分钟后取出，得到聚合膜；四、将步骤三得到的聚合膜放入恒温干燥箱中进行交联反应，烘箱温度为50℃～130℃，交联反应时间为5分钟～60分钟，得到交联膜；五、将步骤四得到的交联膜从烘箱中取出，用去离子水清洗1分钟～2分钟，得到纳滤膜。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中配制质量浓度2％的亲水试剂水溶液，其它与具体实施方式一相同。