[发明专利]一种氨基酸键合二硫化钼反渗透膜及其制备方法和应用

说明书

本发明属于环境材料领域，具体公开了一种氨基酸键合二硫化钼反渗透膜的制备方法，将钼酸铵和硫脲加入去离子水中，搅拌得到分散均匀的混合溶液；将上述混合溶液在140‑230℃下加热反应24小时，反应后，待反应体系降温至室温，得到反应混合液；将反应混合液沉淀，水洗，冷冻干燥后，得到层间距扩增的二硫化钼纳米片分散液；将二硫化钼纳米片分散液在去离子水中超声分散均匀，再加入氨基酸溶液，再次超声分散均匀，震荡反应，得到混合液；将混合液抽滤至水系基膜表面，水洗烘干后得到氨基酸键合二硫化钼反渗透膜。简化了合成步骤，该氨基酸键合二硫化钼反渗透膜，绿色无毒，水通量和脱盐效果高。还公开了其在海水淡化中的应用。

技术领域

本发明属于环境材料领域，具体涉及一种氨基酸键合二硫化钼反渗透膜及其制备方法和应用。

背景技术

随着日益严重的水污染和对淡水资源的增长需求，近年发展起来的膜技术以其分离效率高、能耗低、易操作性以及机械稳定性强等优点广泛应用于水净化、污水回水和海水淡化等领域。膜分离技术即以人工合成的薄膜为介质，以外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分溶质和溶剂进行分离。反渗透膜的膜孔径非常小，因此能够有效地去除水中的溶解盐类、胶体、微生物、有机物等。在反渗透过程中，水分子透过性的大小与膜本身的化学结构有关。

二维(2D)材料作为纳滤和脱盐膜表现出了良好的性能。特别是，作为典型过渡金属硫化物的二硫化钼纳米片在海水淡化方面有着极大的应用潜力。二硫化钼膜的主要优点有：(1)二硫化钼膜层间存在的范德华力(vdW)可能会主导并阻止叠层二硫化钼膜在水中的再分散；(2)由于缺乏交联剂或亲水性官能团，二硫化钼纳米片表面光滑性高，导致其水通量更高；(3)二硫化钼纳米薄片具有很强的柔韧性及机械强度。在反渗透膜工作过程中，膜的筛分性能和水通量既受控于纳米片层间毛细通道的宽度，也归受控于膜内纳米片的表面化学性质(即层间化学结构)。但现有二硫化钼反渗透膜的制备合成往往未对其层间结构进行有效调控，且合成步骤复杂、实验耗时较长，并且无法达到良好的透水性及阻盐效果，导致其水净化效率低下。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种氨基酸键合二硫化钼反渗透膜的制备方法，解决了现有二硫化钼反渗透膜的制备合成未对其层间结构进行有效调控，且合成步骤复杂、实验耗时较长的问题。

本发明的目的之二在于提供一种氨基酸键合二硫化钼反渗透膜，绿色无毒，水通量和脱盐效果高。

本发明的目的之三在于提供所述氨基酸键合二硫化钼反渗透膜在海水淡化中的应用。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种氨基酸键合二硫化钼反渗透膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)将钼酸铵和硫脲加入去离子水中，搅拌得到分散均匀的混合溶液A；

(2)将混合溶液A在140-230℃下加热反应24小时，反应后，待反应体系降温至室温，得到混合溶液B；

(3)将混合溶液B沉淀，水洗，冷冻干燥后，得到层间距扩增的二硫化钼纳米片分散液；

(4)将层间距扩增的二硫化钼纳米片分散液在去离子水中超声分散均匀，再加入氨基酸溶液，再次超声分散均匀，震荡反应，得到混合溶液C；

(5)将混合溶液C抽滤至水系基膜表面，水洗干燥后得到氨基酸键合二硫化钼反渗透膜。

进一步，步骤(2)中，混合溶液A在聚四氟乙烯高压反应釜中反应。

进一步，步骤(4)中，层间距扩增的二硫化钼纳米片分散液在细胞破碎仪超声分散10-20min，且超声功率为200-300W。

进一步，步骤(4)中，氨基酸溶液为甘氨酸、丙氨酸、亮氨酸或脯氨酸。