[发明专利]选择性去除荷电药物的Janus纳米通道主导纳滤膜及其制备方法

说明书

本发明提供了一种选择性去除荷电药物的Janus纳米通道主导纳滤膜及其制备方法，纳滤膜由支撑层和过滤层复合而成，过滤层位于支撑层的多孔侧，过滤层内含有荷电改性的金属有机框架化合物；该金属有机框架化合物的接枝过程为：将MIL‑101(Cr)真空活化后，加入乙二胺加热回流得到；本发明通过将荷电改性的微孔金属有机框架化合物引入纳滤膜的过滤层来主导整个膜分离，即MOFs外部的羧基能发挥第一层屏障作用，保证对荷负电药物的去除效果，而MOFs内部不饱和金属中心的乙二胺能显著提升膜对荷正电药物的去除率，同时由于MOFs本身的限域传质效应，还能有效提升膜的水通量，同步提升其对荷正电药物和荷负电药物的截留率。

技术领域

本发明属于膜分离技术领域，具体涉及一种选择性去除荷电药物的Janus纳米通道主导纳滤膜及其制备方法。

背景技术

基于聚酰胺纳滤膜的分离工艺在水回用中愈发受到重视。虽然传统聚酰胺纳滤膜能截留污水中的大部分污染物(如大分子有机物和无机盐等)，但它们对水回用中一些常见药物的截留性能却不甚理想。传统聚酰胺膜表面在中性pH条件下因其表面丰富的羧基而呈强负电，基于孔径筛分和静电排斥机理对荷负电药物具有较好的去除效果，但对荷正电药物的截留效率明显较低(对分子量小于200Da的荷正电药物截留率能小于50％)。鉴于环境浓度药物即能影响生态，使人体产生耐药性，干扰人体内分泌系统等，提升水回用中纳滤膜对荷正电药物的截留势在必行。

传统对纳滤膜表面荷正电改性方法是通过膜表面电荷的单向改变(如替换界面聚合反应单体和表面官能团接枝等)以调节其对荷电污染物的去除效果，但由于膜表面经改性后荷电性质的单一性，当膜对正电药物截留效果提升的同时，其对负电药物截留的效果必有相应的下降，存在正电药物截留和负电药物截留的相互制衡问题。

Janus膜是指分离主要通道具有不对称结构或者性质的膜。区别Janus膜与一般不对称膜的关键在于膜两面的性质是否“对立”，如亲水性/疏水性或者荷正电性/荷负电性。基于此，若能使纳滤膜的主要水通道具有Janus的性质，即同时具备荷正电性和荷负电性，即可使纳滤膜对荷正电和荷负电药物均具有理想的截留率。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明的首要目的是提供一种选择性去除荷电药物的Janus纳米通道主导纳滤膜。

本发明的第二个目的是提供上述选择性去除荷电药物的Janus纳米通道主导纳滤膜的制备方法。

为实现上述第一个目的，本发明采取的技术方案是：

一种选择性去除荷电药物的Janus纳米通道主导纳滤膜，其由支撑层和过滤层复合而成，过滤层位于支撑层的多孔侧，过滤层内含有荷电改性的金属有机框架化合物(MOFs)。

金属有机框架化合物的接枝过程为：将MIL-101(Cr)在150±10℃下真空活化后，置于甲苯内，然后加入0.5-1.5mmol乙二胺，在110±10℃下加热回流12±1h得到。

实际上，本发明通过在聚酰胺截留层内金属有机框架化合物中引入了中性条件下荷正电的乙二胺基团，从而能有效增强金属有机框架化合物及其所形成的纳滤膜对带正电药物的排斥与截留作用。

其中，金属有机框架化合物的配体为对苯二甲酸。金属有机框架化合物的孔径为0.8-2.0nm，比表面积为1500-3000m²/g。

为实现上述第二个目的，本发明采取的技术方案是：

一种上述的选择性去除荷电药物的Janus纳米通道主导纳滤膜的制备方法，其包括如下步骤：

(1)、将支撑层置于第一溶液中浸润，取出后去除表面多余液滴，得到附着第一溶液的支撑层；

(2)、将附着第一溶液的支撑层浸入第二溶液内，进行界面聚合反应；