[发明专利]一种纳米二氧化钛聚哌嗪酰胺纳滤膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种纳米二氧化钛/聚哌嗪酰胺纳滤膜的制备方法，所述的制备方法是将纳米二氧化钛和纳米银粉加入到有机溶剂中，超声使之分散均匀，然后将已在哌嗪水溶液中浸泡过的聚砜超滤膜与有机溶剂接触发生界面聚合反应制得复合纳滤膜。本发明在超滤支撑膜表面形成一层含有纳米二氧化钛的聚哌嗪酰胺功能分离层，同时在纳滤膜上负载纳米银粉，从而使纳米复合纳滤膜的水通量显著提高，并且机械强度与耐菌性强，可广泛应用于多种盐类的分离。

技术领域

本发明属于分离膜技术领域，具体涉及一种纳米纳滤膜的制备方法。

背景技术

纳滤是一种性能介于超滤和反渗透之间的压力驱动型膜分离技术，纳滤的分离机理除了纳米级微孔筛分效应外，还基于荷电效应，可以通过静电斥力作用排斥溶液中与膜上所带电荷相同的离子，从而具有较高的选择分离性，主要用于以下几个方面：（1）饮用水的净化；（2）海水淡化的预处理；（3）工业废水的处理；（4）生活污水的处理。其中，采用纳滤膜作为海水淡化的预处理，可以解决传统海水淡化过程中的结垢污染问题，从而显著降低反渗透膜海水淡化的成本和能耗。

目前制备纳滤膜的方法最常见的为复合法，即在内基膜上通过涂覆、界面聚合等方法制备具有纳滤级别的功能层，因此复合膜是由支撑体和超薄功能层构成。而市场上主流的纳滤膜基本上由界面聚合法制备获得，包括聚哌嗪酰胺纳滤膜以及聚芳香酰胺纳滤膜。一般常用的支撑体为超滤膜，这些膜具有表面平整，中间为指状大孔的非对称结构。这样的结构往往含有较多的死端孔，影响复合膜的水通过量。此外，纳滤膜在使用过程中极易受到有机蛋白质、细菌生物等污染，污染后膜的通量降低，极大地降低了膜的使用寿命。

发明内容

本发明提供一种纳米二氧化钛/聚哌嗪酰胺纳滤膜的制备方法，通过界面聚合法在超滤支撑膜表面形成一层含有纳米二氧化钛的聚哌嗪酰胺功能分离层，同时在纳滤膜上负载纳米银粉，使得该纳米复合纳滤膜水通量高、性能稳定、耐菌性强。

本发明的第一个方面，提供了：

一种纳米二氧化钛聚哌嗪酰胺纳滤膜的制备方法，包括如下步骤：

第1步，将纳米银粉和均苯三甲酰氯加入到有机溶剂，分散均匀，得到油相溶液；

第2步，配制含有纳米二氧化钛、哌嗪、表面溶剂剂和聚苯胺的水相溶液并分散均匀；

第3步，将超滤膜浸入到水相溶液中，取出后，再压除多余水相溶液；

第4步，再将第3步得到的膜浸入至油相溶液中进行界面聚合反应；

第5步，去除掉第4步中得到的膜表面多余的油相溶液，并进行热处理后，得到纳滤膜。

在一个实施方式中，第2步中的纳米二氧化钛是经过了表面氨基修饰处理后的。

在一个实施方式中，表面氨基修饰包括如下步骤：将配制含有1～2wt%的纳米二氧化钛乙醇分散液，超声分散均匀，再加入分散液重量0.5～0.8%的γ-氨丙基三乙氧基硅烷，搅拌反应，反应温度是15～30℃，反应时间是2～4h，反应结束后对固体物进行离心分离，再依次用乙醇、水洗涤之后，得到氨基修饰处理后的二氧化钛。

在一个实施方式中，所述的纳米二氧化钛平均粒径为40～200nm，纳米银粉的粒径为300～800nm。

在一个实施方式中，所述的第1步中的有机溶剂是；分散过程采用超声分散30～60min。

在一个实施方式中，所述的第1步中纳米银粉在油相溶液中的质量浓度为0.02～0.08%；均苯三甲酰氯在油相溶液中的质量浓度为0.1～0.6%。

在一个实施方式中，所述的第2步中的表面活性剂是十二烷基磺酸钠。