[发明专利]一种反渗透复合膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于反渗透复合膜技术领域，具体涉及一种反应型氨基功能化介孔二氧化硅/聚酰胺反渗透复合膜及其制备方法。

背景技术

我国人均水资源非常贫乏，加之高速的经济增长使我国缺水状态更加严峻。因此，如何低成本地获取净水和淡水资源已成为我国具有重要战略意义的研究课题之一，而通过反渗透技术来获取淡水被视为缓解水资源压力的有效途径。

反渗透复合膜的研究和应用是目前反渗透技术领域最受重视的研究方向，复合膜克服了不对称膜易压密的缺点，通过分别制备支撑体和表面超薄层使两者的性能达到最佳，从而提高了渗透膜的性能。目前应用最多的芳香聚酰胺膜具有优良的化学稳定性，耐生物腐蚀，操作压力要求低等优点。但是在反渗透过程中仍然存在能耗高、选择性差、易污染、通量有限等不足，使得反渗透膜技术获得淡水的成本依然比较高。因此，开发能耗低、水通量大、选择性好、耐污染的脱盐膜的需求就很迫切。2007年Byeong-Heon等报道了一种界面聚合纳米分子筛复合膜的新技术(Journal of Membrane Science，2007，294：1)，成功开发出含有沸石分子筛材料的新型反渗透复合膜，沸石具有亲水性的孔使得膜的水通量增大，而脱盐率没有明显的下降。但沸石分子筛材料的新型反渗透复合膜还是存在分子筛孔径过小的限制。并且目前文献报道的都是通过物理包埋的方式将无机纳米颗粒引入到有机膜中，使得无机纳米颗粒在膜中的稳定性有限。因此，急需研发出高性能的介孔反渗透复合膜来满足应用上的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种反应型氨基功能化介孔二氧化硅/聚酰胺反渗透复合膜及其制备方法，即一种含氨基功能化介孔SiO₂分子筛的反渗透复合膜，能有效的提高分子筛的孔径。

本发明一个方面涉及一种单分散球形氨基功能化介孔SiO₂纳米颗粒，采用如下方法制备：首先将十六烷基三甲基溴化铵溶于去离子水中，制成浓度为5.7～16mmol/L的CTAB水溶液，再加入乙醇和氢氧化钠，在80～100℃下搅拌至溶液澄清透明，在搅拌下迅速加入正硅酸四乙酯和3-氨丙基三乙氧基硅烷的混合物，继续搅拌；反应混合物依次经过过滤、乙醇洗涤、真空环境下干燥得到含模板剂的材料，再将含模板剂的材料用无水乙醇和浓盐酸搅拌过滤后，用无水乙醇充分洗涤后干燥制得单分散球形氨基功能化介孔SiO₂纳米颗粒。

上述CTAB水溶液中乙醇和氢氧化钠的加入比例如下：在86.4mlCTAB水溶液中加入9.6ml乙醇和0.7ml浓度为2mol/L的氢氧化钠。

上述的3-氨丙基三乙氧基硅烷和十六烷基三甲基溴化铵的质量比为0.5～1.5∶1，且3-氨丙基三乙氧基硅烷和正硅酸四乙酯的质量体积比g/ml为1～2∶1。

本发明的另一个方面涉及一种反渗透复合膜，其制备方法包括如下步骤：

1)首先将单分散球形氨基功能化介孔SiO₂纳米颗粒超声分散在均苯三甲酰氯的正己烷溶液中作为油相。

2)然后将湿态的聚砜基膜与水相间苯二胺水溶液充分作用，将水相沥干，

3)将步骤2)处理好的聚砜基膜与步骤1)中制备的油相进行界面聚合反应，反应结束后在空气中干燥，最后再进行热处理制得本发明的氨基功能化介孔SiO₂分子筛/反渗透复合膜。

上述步骤1)中单分散球形氨基功能化介孔SiO₂纳米颗粒在均苯三甲酰氯的正己烷溶液中的质量体积百分比g/ml为0.1％。

上述的均苯三甲酰氯的正己烷溶液的质量体积比浓度g/ml为0.1％。

上述的间苯二胺(MPD)的水溶液的质量体积比浓度g/ml为2％。

上述步骤3)所述的界面聚合反应的时间为60s。

所述的热处理是指110-120℃下3min。

本发明制备好的反渗透复合膜用质量体积比浓度g/ml为1％的亚硫酸氢钠溶液保存。