[发明专利]一种高效截留重金属的正渗透膜及其制备方法、应用

说明书

本发明公开一种高效截留重金属的正渗透膜及其制备方法、应用，其中，所述方法包括步骤：在基膜的一面上制备含有纳米颗粒的水凝胶，再采用酸性溶液刻蚀水凝胶中的纳米颗粒，得到一面负载有水凝胶的基膜，最后采用MPD和TMC在所述基膜的负载有水凝胶的一面上进行界面聚合反应形成皮层。本发明制备的高效截留重金属的正渗透膜的皮层表面电荷对重金属离子的静电排斥作用，水凝胶多孔夹层对重金属离子的捕获形成双重截留屏障，有效提高了正渗透膜对重金属离子的截留作用。同时，水凝胶夹层具有孔隙结构和优异的保水功能，并且有效降低了皮层的粗糙度，提高皮层的亲水性，提高了正渗透膜的渗透性能而不影响其截盐性能。

技术领域

本发明涉及渗透膜领域，尤其涉及一种高效截留重金属的正渗透膜及其制备方法、应用。

背景技术

重金属资源是人类社会的宝贵财富，是人类发展必不可少的物质基础，对国民经济发展起着重要作用，随着工业化速度的加快和人们消费水平的提高，重金属废水的量正逐年增加。重金属废水是一种具有强毒性、致癌性、致突变性、难降解及易富集等特性的废水，具有毒效性、长期持续性、生物不可降解性等特点，且可通过食物链作用进入人体，并在人体内累积，从而导致各种疾病和机能紊乱，最终对人体健康造成严重危害，还有很多重金属废水污染事件时常发生，对人民群众的生命健康带来极大地威胁。因此，开发出高效的重金属废水处理方法十分有必要。

工业生产中传统的重金属废水处理技术主要包括；沉淀法、物理化学法、电化学法、生物化学法等。但这些方法普遍存在能耗高、处理费用高、二次污染、处理效率低等缺点。近年，新型水处理技术中的正渗透膜(Forward Osmosis，FO)分离技术，由于其分离过程中物质不发生相变、分离效果好、操作简便、无化学副作用、无二次污染、分离产物易于回收等优点，成为处理废水中重金属离子的一种很有前景的方法。该技术的难点主要表现为膜运行过程中存在的浓差极化、膜污染、膜实际应用于重金属废水的复杂性等问题。

大部分的正渗透膜是由多孔结构的支撑层与致密的皮层结构组成，形成传质阻力小且亲水的皮层结构对于提高膜材料的渗透性能是有利的。在正渗透膜皮层结构的形成过程中进行反应单体的掺杂，皮层表面的接枝，采用LBL构建皮层等方面的工作已经报道了许多，但是改性皮层的方法常常会造成以牺牲截盐效果来获得高的水通量的缺点。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高效截留重金属的正渗透膜及其制备方法、应用，旨在解决现有正渗透膜的重金属截留效果差的问题。

本发明的技术方案如下：

一种高效截留重金属的正渗透膜的制备方法，其中，包括步骤：

A、将基膜的一面在纳米颗粒与海藻酸钠的水溶液中浸泡10-20min 后取出，接着将浸泡过的一面在含钙交联剂的水溶液中浸泡5-15min后取出，得到一面负载有纳米颗粒和水凝胶的基膜；

B、将所述基膜的负载有纳米颗粒和水凝胶的一面在酸性溶液中浸泡 10-20min后，得到一面负载有水凝胶的基膜；

C、将间苯二胺的水溶液铺展在所述基膜的负载有水凝胶的一面，进行表面反应1-2min，除去所述基膜上多余的间苯二胺的水溶液，再将1,3,5- 苯三甲酰氯的有机溶液铺展在所述基膜的铺展有间苯二胺的一面，进行界面聚合反应1-2min，除去所述基膜上多余的1,3,5-苯三甲酰氯的有机溶液，得到所述高效截留重金属的正渗透膜。

所述的制备方法，其中，步骤A中，所述基膜的材料为聚醚砜、聚醚或聚偏二氟乙烯。

所述的制备方法，其中，步骤A中，所述纳米颗粒与海藻酸钠的水溶液中，所述纳米颗粒与所述海藻酸钠的质量比为0.05-0.3：0.1-0.5。

所述的制备方法，其中，步骤A中，所述纳米颗粒为氧化锌纳米颗粒、碳酸钙纳米颗粒中的一种或两种。