[发明专利]一种复合正渗透膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及材料领域，具体而言，涉及一种复合正渗透膜及其制备方 法。

背景技术

在全球范围内，淡水资源日已枯竭，海水淡化技术正越来越受到重视。 因此膜分离技术正受到科学家们的广泛关注。其中，正渗透技术是近年来 发展起来的一种膜分离技术，是一种依靠溶液渗透压作为驱动力达到目标 溶液分离的一项技术。由于正渗透过程是自发过程，其具有设备和操作简 单、低能耗、低污染、高回收等特点，其应用范围非常广泛，涉及工业生 产和日常生活的各个方面。

正渗透技术的关键在于正渗透膜的制备。水通过正渗透膜从高水化学 势一侧向低水化学势一侧传递(即渗透压的不同)，而水分子之外的溶解物 质被截留在原料液一侧(即高水化学势一侧)，从而实现了水的分离。目前， 正渗透膜尚处于研发阶段，目前全球只有美国HydrationTechnology Innovations(HTI)公司能够商业化生产醋酸纤维素正渗透膜，但是应用过 程中仍受到处理溶液pH条件的限制，且膜通量较低。

纳米管是具有独特中空结构的一维纳米材料，其可能由碳、无机化合 物或有机高分子材料构成。由于它的尺寸属于原子和分子的范围，具体量 子效应、物质的局域性及巨大的表面和界面效应，同时使其具有了优异的 力学、导电和导热性能，在环保、材料、信息、电化学等领域有着广泛的 应用前景。更重要的是，纳米管是良好的水分子通道。

纳米银具有强大的杀菌作用，可在数分钟内杀死650多种细菌，广谱 杀菌且无任何的耐药性，能够促进伤口的愈合、细胞的生长及受损细胞的 修复，无任何毒性反应，对皮肤也未发现任何刺激反应，这给广泛应用纳 米银来抗菌开辟了广阔的前景，是最新一代的天然抗菌剂。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种复合正渗透膜，所述的复合正渗透膜 能有效地提高水通量，并达到很高的截盐率，并具有抗菌作用。

本发明的第二目的在于提供一种所述的复合正渗透膜的制备方法，该 方法操作简单，所选择的参数特别适于制备本发明提供的复合正渗透膜。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

本发明的一个方面涉及一种复合正渗透膜，所述复合正渗透膜由膜材 料和支撑材料复合而成，所述膜材料主要由负载纳米银的纳米管材料和三 醋酸纤维素复合而成，所述纳米管材料选自羧基化的碳化硼纳米管、具有 超亲水性的二氧化钛纳米管和羧基化的碳纳米管中的一种或多种。

纳米银对大肠杆菌、淋球菌、沙眼衣原体等数十种致病微生物都有强 烈的抑制和杀灭作用，本发明通过在纳米管材中引入纳米银成分来使得成 品正渗透膜具有杀菌作用。

优选地，所述支撑材料是厚度为40-120μm的聚酯筛网或无纺布支撑材 料。

本发明的另一方面涉及所述复合正渗透膜的制备方法，所述方法包括 以下步骤：

1)对纳米管材料进行表面修饰；

2)在经表面修饰后的纳米管材料上负载纳米银；

3)对支撑材料进行预处理；

4)制备膜溶液；

5)制备复合膜。

本发明的方法中首先对纳米管材料进行表面修饰，后在修饰过的纳米 管材料商负载上纳米银，如此可以在提高膜的水通量的同时赋予其抗菌能 力。本发明的方法工序步骤成熟，特别适宜制备本发明所述的复合膜，方 法稳定可靠，操作简单。

优选地，所述步骤1)中，碳化硼纳米管经过如下步骤的表面修饰：采 用油酸铵水溶液作为阴离子表面活性剂，按每1毫升表面活性剂加入3-5 毫克纳米管的比例混合，超声波分散2-4小时，过滤后在70-90摄氏度的条 件下烘干。

通过以上表面修饰，纳米管表面被引入羧基以及其他亲水性官能团， 因此，使用该纳米管材料制备的复合正渗透膜的水通量可以大大提高。

优选地，所述步骤1)中，二氧化钛纳米管经过如下步骤的表面修饰： 将1克纳米管粉末和10毫升二氯化磷酸苯酯混合后,超声分散20-40分钟， 后通入氮气,在80-90摄氏度的条件下回流5个小时,并不停搅伴,后缓慢滴加 过量去离子水,过滤得到固体产物，优选地，在得所述到固体产物后，采用 四氧呋喃为溶剂抽提所述固体产物30-40小时，并在70-90摄氏度的条件下 烘干。