[发明专利]一种基于Mo2CTx改性的自支撑正渗透膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种基于Mo2CTx改性的自支撑正渗透膜的制备方法，该方法是以聚醚砜（PES）为原料，二甲基乙酰胺（DMAc）为溶剂，聚乙烯吡咯烷酮（PVP）为添加剂，Mo2CTx为改性剂；先将DMAc和Mo2CTx依次加入反应器中，超声分散成均匀的分散液，再将PES和PVP加入分散液中加热搅拌使其充分溶解；然后将溶液静置脱泡得到铸膜液；接着采用溶液浇铸法将铸膜液涂覆在硅片上并在烘箱中于60~70℃热处理8~12 h；最后将硅片浸入水中，将膜从硅片上剥离下来，即得到Mo2CTx改性的自支撑正渗透膜。本发明制备方法简单、反应稳定、易于控制，所得的正渗透膜具有较高机械强度，较高的水通量和盐截留率，较低的反向盐通量，可以用于急救水袋、植物保护箱、海水淡化、硬水软化、工业废水等领域，具有良好的应用潜力。

技术领域

本发明属于正渗透膜技术领域，具体涉及一种基于Mo2CTx改性的自支撑正渗透膜的制备方法。

背景技术

我国是一个水资源极度匮乏的国家，人均占有量仅为世界平均水平的四分之一。人口的日益增长和工业的迅速发展，使得水资源短缺问题日益严重。水处理技术的发展为人们解决水资源短缺问题提供了方向。膜分离技术作为一种高效、环保、节能的新型分离技术在水处理技术中占据重要地位，主要包括微滤、超滤、纳滤、反渗透、正渗透等。微滤和超滤过滤精度不高，且膜易污染；纳滤膜能截留小分子有机物及盐类，操作压力低，但污染问题也较为严重；反渗透操作压力高、能耗高、膜污染严重，在实际应用中具有一定的局限性。与上述几种膜分离技术相比，正渗透技术具有低能耗、高脱盐率、抗污染能力强等优点，近年来引起了广泛关注。

目前，正渗透技术的研究主要集中在两个方面：高性能膜材料的制备和高效率汲取液的选择。膜是整个正渗透分离过程的核心，因此制备高性能的膜材料对于提高系统的整体性能至关重要。聚砜、醋酸纤维素和聚醚砜等都是最常用的制膜材料。其中，聚醚砜以其良好的化学稳定性、热稳定性、成膜机械性而应用广泛。但是在实际应用中，常规的聚醚砜膜孔径较大、孔隙率较小、膜表面较粗糙，造成水通量小、脱盐效果差，易污染等问题。因此，开发制备高性能的正渗透膜具有重要意义，对多孔支撑层进行改性是提高正渗透膜性能的重要途径，常用的改性方法有：共混改性、表面接枝改性、涂覆改性、等离子体改性。

近年来，纳米材料以其较高的比表面积和优异的物理化学特性成为膜技术领域研究的热点。其中，Mo2CTx作为一种由碳原子构成的片状结构的纳米材料，具有大量羟基、氟基等亲水性官能团。同时Mo2CTx能够破坏细胞膜或者诱导氧化应激杀死细菌，内含的羟基自由基亦能够加剧生物细胞的脂质过氧化，对于膜表面生物膜的形成具有明显的抑制作用。因此，基于自支撑正渗透膜的特殊结构以及Mo2CTx的亲水性及抑菌性，将Mo2CTx与膜材料共混制备正渗透膜，进而有效提高正渗透膜的渗透和脱盐性能，以及膜的抗污染性，为膜技术在水处理中的广泛应有提供技术支持。

目前，基于Mo2CTx改性的高性能自支撑正渗透膜的研究较少。

中国专利申请号 CN201610453209.2，发明名称为“一种氧化石墨烯改性醋酸纤维素正渗透膜的制备和应用”，公开了一种以三醋酸纤维素为原料，氧化石墨烯为改性剂，通过相转化法制备正渗透膜的方法。该方法具有操作简单等优点，但以三醋酸纤维素为原料的正渗透膜存在不耐高温、易水解、不耐酸碱、易生物降解和水通量低等问题。

中国专利申请号 CN201710506514.8，发明名称为“一种氧化石墨烯改性的高性能正渗透复合膜及制备方法”，公开了一种以聚砜为原料，通过共混的方式配制铸膜液并采用相转化法制得支撑层以及界面聚合法制得活性层制备正渗透膜的方法。该方法具有膜选择性好等优点，但制备过程复杂且其通过共混的方式配制铸膜液会导致氧化石墨烯不能完全溶解且分散不均等问题，从而水通量得不到明显提高。

因此，研发一种耐酸碱、机械性能好、水通量高、截留率好和反向盐通量低的正渗透膜十分必要。

发明内容