[发明专利]一种新型大环芳烃复合纳滤膜及其制备方法

说明书

一种新型大环芳烃复合纳滤膜及其制备方法，属于膜分离技术领域。包括以下步骤：将间苯二酚杯[4]芳烃和过渡金属离子混合，将将预处理的超滤基膜于该溶液中浸渍，然后置于交联剂的有机溶剂中进行交联反应，然后在60～100℃条件下热处理，即可。本发明制备的金属配位的大环芳烃复合纳滤膜对染料废水具有优异的分离性能，在不降低截留率的情况下，大幅提高通量。

技术领域

本发明涉及一种复合纳滤膜及其制备方法，具体涉及一种杯芳烃金属离子配合物构筑的大环芳烃复合纳滤膜及其制备方法，属于膜分离技术领域。

背景技术

纳滤膜是一种截留分子量在200-2000Da之间的压力驱动分离膜，对水中多价盐和有机污染物可实现高效截留，可选择性分离单价和多价盐，具有能耗低、操作简单、安全性高以及绿色环保等优点，已被广泛应用于印染废水处理、生物医药和海水淡化等领域。多数纳滤膜由于渗透性和选择性之间相互制约的“trade-off”现象，若提高膜的水通量，溶质的截留率则降低。另外，界面聚合制备的聚酰胺纳滤膜耐氯性和抗污性较差。

作为第三代超分子大环化合物，杯芳烃是一种新型带有独特空穴的大环化合物，具有立体大环骨架、多衍生位点、可调的空腔和构象结构，在粒子识别、分子传感器、离子及有害物质萃取、液膜传输等领域具有潜在的应用。杯芳烃具有合成简单，易被官能团修饰的优点，其疏水空腔结构可提供传输通道，亲水边缘可提供亲水性，并可提供交联位点或氢键作用基团，这种独特结构可为改善和提高膜的分离性能提供基础。专利CN 103272486 A以线性二元胺为水相单体，以含酰氯或异氰酸活性基团的杯芳烃衍生物为油相单体，通过界面聚合法制备了一种表层含杯芳烃结构的复合膜，对水体系中金属盐，如氯化钠、硫酸镁截留率大于50％，对水中微量氯苯的截留率大于80％。Liu等以磺化的杯[4]芳烃或柱[5] 芳烃为水相，1,4-对苯二甲酰氯为油相，通过界面聚合法制备了一种大环交联介孔聚合物复合膜，该复合膜具有高的溶剂渗透性，对乙腈的渗透率高达9763 L·m^-2·h^-1·bar^-1，并可选择性地去除荷正电染料(Chem.Commun.,2018,54, 7362-7365)。Zhang等以间苯二酚杯[4]芳烃(RA)为水相单体，均苯三甲酰氯(TMC)为油相单体，在Kevlar凝胶膜上通过界面聚合制备了杯芳烃复合纳滤膜，对硫酸钠的截留率达95％，通量在26.2～42.3L·m^-2·h^-1·bar^-1之间(J.Membr.Sci.,2020, 610,118282；Desalination,2021,500,114861)。Chung等以TMC油相，间苯二胺为水相，磺化杯[4]芳烃为水相添加剂，通过界面聚合的方法在聚醚砜中空纤维基底的内表面制备了一种新型分子可调的TFC纳滤膜，当磺化杯[4]芳烃添加量为0.05wt％时，在pH为4，8和10时水通量分别提高了37.5％，32.1％和37.4％，对水溶液中硼的截留率分别为66.0％，87.7％和97.3％(J.Membr.Sci.,2021,620, 118887)。专利CN1644518 A将杯[4]芳烃引入聚二甲基硅氧烷(PDMS)中，在支撑层上浸渍形成含杯芳烃的填充型PDMS渗透蒸发复合膜，用于脱除水中的苯有机物，显示良好的分离效果。专利CN1903561 A和专利CN 1903701 A通过层层自组装法将多金属氧酸盐和氨基化杯芳烃复合在石英玻璃片或玻碳电极表面，制备了一种有机-无机杂化的多功能复合薄膜，既具有多金属氧酸盐丰富的电化学性能，又具有杯芳烃大环化合物的特点，在化学修饰电极和金属离子传感器材料方面具有潜在的应用前景。