[发明专利]一种环糊精接枝埃罗石纳米管有机溶剂纳滤膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种环糊精(CD)接枝埃罗石纳米管(HNTs)有机溶剂纳滤膜（OSN）及其制备方法，属于膜技术领域。其关键技术为：以水解改性的聚丙烯腈超滤膜为基膜，以胺类化合物和环糊精接枝埃罗石纳米管制备水相溶液并浇铸在基膜上，然后用含酰氯类化合物的有机相溶液浇铸，通过界面聚合反应制备复合（分离）层；最后通过干燥得到有机溶剂纳滤膜。本发明将环糊精接枝埃罗石纳米管引入有机溶剂纳滤膜，发挥埃罗石纳米管和环糊精的综合优势，在膜内同时构建极性溶剂和非极性溶剂的传递通道；特别是埃罗石纳米管的定向排列对溶剂的通过起到了良好的促进作用。该膜在极性溶剂（醇类和酯类等）、非极性溶剂（烷类和苯类）和混合溶剂的纳滤分离中均有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于膜技术领域，特别涉及一种环糊精接枝埃罗石纳米管有机溶剂纳滤膜及其制备方法。

背景技术

有机溶剂纳滤是一种具有前景的清洁、高效分离技术，广泛应用于有机溶剂与溶质的分离。但是，能够使极性溶剂和非极性溶剂都能够顺利通过的有机溶剂纳滤膜的研究报道相对较少(Journal of Membrane Science,2014,459:22-32；ACS SustainableChem.Eng.2015,3,1925-1933；Composites Part A:Applied Science and Manufacturing2017,100,139-149)。本发明申请人在此领域开展过一些研究工作，曾将环糊精与胺类化合物的水溶液浇注在基膜上，然后用含酰氯类化合物的有机相溶液浇注，通过界面聚合反应制备有机溶剂纳滤膜(ZL 201410378550.7)。后来，本研究团队将环糊精接枝在二维无机纳米片上引入有机溶剂纳滤膜，利用二维无机纳米材料和环糊精的综合优势，在膜内同时构建极性溶剂和非极性溶剂的传递通道；提高膜对溶质的截留率；并改善膜的耐溶剂性能、强度和稳定性(CN108744974)。在前期研究的基础上，本发明利用环糊精接枝埃罗石纳米管制备有机溶剂纳滤膜，提高纳滤膜在极性溶剂(醇类和酯类等)、非极性溶剂(烷类和苯类)和混合溶剂的纳滤分离中的应用性能，目前未见相关报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种耐溶剂、分离性能好的环糊精接枝埃罗石纳米管复合有机溶剂纳滤膜；另一目的在于提供其制备方法。

本发明采用的技术方案为：首先将埃罗石纳米管与环糊精接枝；以聚丙烯腈超滤膜为基膜；以胺类化合物和环糊精接枝埃罗石纳米管制备水相溶液并浇铸在基膜上，然后用含有酰氯类化合物的有机相溶液浇铸，通过界面聚合反应制备复合(分离)层；最后通过干燥得到有机溶剂纳滤膜。

具体制备方法如下：

1、制膜材料的制备：

(1)埃洛石纳米管的特性

埃洛石纳米管(HNTs)元素组成为A1₂(OH)₄Si₂O₅，其管壁为双层硅铝酸盐层；HNTs由硅铝酸盐层卷曲而成，管体畅通，其结构如图1所示。HNTs其表面富含Si-OH和Al-OH基团，易被表面改性。

(2)HNTs-CD的制备

HNTs接枝CD的过程如图2所示：第一步，在碱性条件下利用环氧氯丙烷，将HNTs表面-OH反应接枝上环氧基。第二步，HNTs上的环氧基与CD反应，获得最终产物HNTs-CD。具体步骤如下：将HNTs和表面活性剂超声分散在水中制备HNTs水溶液；其中HNTs与水的质量比为1～10：100；表面活性剂与HNTs质量比为0.5～1：100。用10wt％NaOH溶液调节其pH值为9-10；然后,在反应体系中加入环氧氯丙烷，环氧氯丙烷加入量为HNTs质量的5～10倍。加热搅拌反应；经离心洗涤，干燥得到环氧氯丙烷改性的HNTs。