[发明专利]一种基于纳米类水滑石的超亲水有机膜制备方法

说明书

本发明公开了一种基于纳米类水滑石的超亲水有机膜制备方法，该方法包括：(1)提供含氨基官能团的纳米类水滑石悬浮液；(2)提供表面带有羧基官能团的有机膜；(3)将有机膜浸泡于催化剂水溶液中；(4)将有机膜浸泡于所述纳米类水滑石悬浮液中，得到超亲水有机膜。本发明制得的有机膜具有超亲水、抗污染等功能，在膜分离领域具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于膜分离技术领域，特别涉及一种基于纳米类水滑石的超亲水有机膜制备方法。

背景技术

目前，我国正面临水资源匮乏和水污染严重两个方面的水资源危机，已经成为制约我国经济和社会可持续发展的主要因素之一。为使我国的水资源危机得到有效缓解，需要从供水来源开发和水污染控制两个角度入手。污水再生利用在降低污水排放量的同时，提供了一种新的水资源来源，具有成本低、潜力大、适用性广和环境友好等特点，是解决我国当前水环境问题的切实有效的措施之一。

膜分离技术，包括微滤、超滤、纳滤及渗透等，通过过滤截留，选择性地将水资源从复杂水体中稳定、高效地分离出来，是近年来最受关注的污水回用技术之一。然而，膜污染问题始终制约着膜法水处理技术的进一步推广发展。膜污染主要由待分离料液中的溶解性有机物、悬浮颗粒或微生物等，在物理或化学作用下在膜的表面和孔隙内发生吸附、沉积，造成膜孔堵塞所引起，从而导致膜通量降低和运行能耗增加。为保证过滤过程的长期稳定运行，需要采用物理、化学等手段定期地对污染膜进行清洗，不仅显著增加能耗和药剂成本，也会缩短滤膜寿命，进一步增加运行成本。

研究表明，膜的亲疏水性强弱是影响膜污染发生发展的主导因素，疏水性越强，膜越容易受到污染。然而，现有有机膜材料普遍具有较强的疏水性，从而易引发膜污染。对有机膜表面进行亲水改性，以实现超亲水的表面特性，具有从根本上控制膜污染的巨大潜力。在有机膜亲水改性研究方面，现有的报道主要集中在膜基材与纳米颗粒、两性共聚物共混，以及膜表面通过物理或化学作用引入亲水性物质两个方面。例如，徐志伟等人(授权公告号：CN 103084074 B)公开了一种亲水性聚偏氟乙烯改性分离膜及其制备方法，将聚偏氟乙烯与质量1％-5％氧化碳纳米管与氧化石墨烯混合物进行共混，制备亲水性聚偏氟乙烯；李建华等人(授权公告号：CN 104548961 B)公开了一种亲水性抗污染聚偏氟乙烯膜的制备方法，利用聚偏氟乙烯原膜表面的氟原子为引发点，采用原子自由基转移聚合法在聚偏氟乙烯原膜表面接枝亲水性抗污染单体；胡继文(授权公告号：CN 103585901 B)公开了一种自组装亲水性聚砜膜及其制备方法和应用，通过将两亲性二元分子刷与膜基材共混，由相转移法得到在膜表面和膜孔分布亲水官能团的膜。文一波等人(授权公告号：CN 101879415B)公开了超亲水型超滤膜的制作方法及设备，将新生膜放入射频等离子发生器的醇化室内，通入乙醇气体，用生成的乙醇等离子体对所述新生膜进行醇化处理，醇化处理后的新生膜即为超亲水型超滤膜。

根据现有的研究结果，有机膜材料仍难以获得超亲水特性，所采用的改性材料和手段均比较有限。对有机膜进行改性以实现超亲水性具有巨大的应用潜力和实用价值。

发明内容

本发明旨在解决现有膜分离技术中，有机膜容易被污染，从而导致运行成本升高等问题，通过将纳米类水滑石表面修饰技术、膜表面微纳结构构建技术以及纳米材料自组装接枝技术进行巧妙融合，实现了有机膜表面的超亲水化，提供了一种基于纳米类水滑石的超亲水有机膜制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)提供含氨基官能团的纳米类水滑石悬浮液，基于悬浮液的总质量，所述纳米类水滑石的含量为0.1wt％-30wt％；

(2)提供表面带有羧基官能团的有机膜；

(3)将步骤(2)所述有机膜于室温条件下浸泡于催化剂水溶液中，浸泡时间为15-30分钟；

(4)将步骤(3)所述浸泡后的有机膜浸泡于步骤(1)所述纳米类水滑石悬浮液中，经过纳米材料自组装接枝反应，得到超亲水有机膜。