[发明专利]一种基于MXene-TiO2

说明书

本发明公开了一种基于MXene‑TiO₂制备改性纳滤膜的方法，包括以下步骤：(1)以聚砜超滤膜为基膜，进行预处理，将MXene‑TiO₂溶液均匀地喷涂到预处理后的聚砜超滤膜上，喷完后静置以使水分蒸发完全；(2)向步骤(1)制得的基膜倒入水相溶液，静置后倒掉多余的水相溶液，并将基膜表面的残留溶液擦干；(3)向步骤(2)制得的基膜倒入油相溶液，静置反应后，取出制得的纳滤膜；(4)将步骤(3)制得的纳滤膜放入去离子水中浸泡以去除残余试剂，得改性纳滤膜。由本发明公开的基于MXene‑TiO₂制备改性纳滤膜的方法，制成的膜的厚度降低，接触角下降，PA层交联度上升，纯水通量上升，对硫酸镁的截留率高达98.02％。

技术领域

本发明属于膜处理技术领域，特别涉及一种基于MXene-TiO₂制备改性纳滤膜的方法。

背景技术

水是一切生命之源。然而淡水资源约占地球上水资源总量的2.5‰，可被人类利用的更是仅占0.0075‰。并且，近年来，随着人口增长、城镇化水平提高以及工业发展等诸多因素，导致水量减少、水质变差，水体环境容量减少。在制约人类社会和经济高速发展的环境危机中，水资源短缺问题已经成为最严重的问题之一。解决水资源短缺问题，开发新的水处理技术以便获取更加经济的达标饮用水已迫在眉睫。

膜处理技术是去除水中新、旧污染物的最有效的方法之一，其也凭借着节约能耗的优点，正在迅速成为水分离市场的前沿。

纳滤是膜处理技术的一种，其驱动力是压力差，无论是截留分子量还是操作压力它都介于微滤和反渗透之间。近几十年来，纳滤技术因其能耗低、结构紧凑、不需要相变、操作简单等优点，已广泛应用于海水的淡化技术、制药、水处理、单/多价离子分离、污废水中重金属离子去除等方面。此外，在制备超纯水的双膜工艺中，薄膜复合结构(TFC)的纳滤膜被大量使用。经过几十年的不断发展，纳滤膜的分离性能得到了显著的提升优化。

然而，一直困恼纳滤膜应用的两个关键问题：膜污染和膜渗透性与分离选择性之间的“trade-off”效应至今仍是挑战。因此，亟需开发新的膜材料以及膜制备方法，来提升膜的抗污染性和平衡膜的渗透性与分离选择性，以促进纳滤膜的广泛应用。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种将MXene-TiO₂作为多孔基底和聚酰胺活性层之间的中间层来制备改性纳滤膜的方法。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于MXene-TiO₂制备改性纳滤膜的方法，其包括以下步骤：

(1)以聚砜超滤膜为基膜，进行预处理，将MXene-TiO₂溶液均匀地喷涂到预处理后的聚砜超滤膜上，喷完后静置以使水分蒸发完全；

(2)向步骤(1)制得的基膜倒入水相溶液，静置后倒掉多余的水相溶液，并将基膜表面的残留溶液擦干；

(3)向步骤(2)制得的基膜倒入油相溶液，静置反应后，取出制得的纳滤膜；

(4)将步骤(3)制得的纳滤膜放入去离子水中浸泡以去除残余试剂，得改性纳滤膜。

在一些实施方式中，步骤(1)中聚砜超滤膜的截留分子量为20000道尔顿，首先在1M氢氧化钠溶液中60℃浸泡预处理3h。

在一些实施方式中，步骤(1)中的MXene-TiO₂溶液通过以下制备方法制备：将10mL0.6mg/mL的MXene溶液放入超声仪后，启动超声仪对溶液进行处理，在处理过程中加入PMS，得MXene-TiO₂溶液；所述MXene溶液与PMS的质量比为1：25-75。MXene-TiO₂制备过程中采用PMS作为氧化剂，条件更加温和，反应时间短，操作简单，成本低。