芳香聚酰胺杂化纳滤膜的制备方法技术

本实发明专利技术公开了一种芳香聚酰胺杂化纳滤膜的制备方法，包括步骤1：将无水氯化锂(LiCl)和乙酰胺(DMAc)放入洁净的平底烧瓶中混合，超声使无水氯化锂溶解，得到混合溶液；步骤2：将质量分数为0～1.5%PMIA（聚间苯二甲酰间苯二胺）的金属有机框架材料（MOFs）加入步骤1中的混合溶液中，超声30min，使其均匀分散；步骤3：在步骤2超声后的溶液中加入芳香聚酰胺纤维，于90ºC下机械搅拌至其充分溶解，得到铸膜液；步骤4：将铸膜液放入真空干燥箱进行真空脱泡处理；步骤5：将脱泡处理后的铸膜液倾倒于玻璃板上进行制得芳香聚酰胺杂化纳滤膜。本发明专利技术杂化纳滤膜的制备方法简单、过程易于控制，对一价盐和二价盐截留率低，对有机染料分子截留率高，具有广泛的应用前景。

Method for preparing aromatic polyamide hybrid nanofiltration membrane

The invention discloses a preparation method of a hybrid aromatic polyamide nanofiltration membrane, including 1 steps: anhydrous lithium chloride (LiCl) and acetamide (DMAc) mixed into the flat bottomed flask clean, ultrasound anhydrous lithium chloride solution, mixed solution; step 2: the mass fraction of 0 ~ 1.5%PMIA (poly two formyl amine benzene two) metal organic frameworks (MOFs) by 30min mixed solution added in step 1, and their uniform dispersion; step 3: adding aromatic polyamide fiber in the solution of step 2 after ultrasound in 90 degrees in mechanical C under stirring to fully dissolve, get the casting solution; step 4: the casting solution of the vacuum deaeration treatment in vacuum drying oven; step 5: casting solution after dumping defoamation treatment on the glass plate are made of aromatic polyamide hybrid nanofiltration membranes. The preparation method of the invention is simple, the process is easy to control, and the retention rate of monovalent salt and two salt is low.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及过滤膜，尤其是一种基于金属有机框架材料的芳香聚酰胺杂化纳滤膜的制备方法。
技术介绍
纳滤（NF）介于超滤与反渗透之间，具有较低的操作压力和较高的渗透通量。目前，纳滤在饮用水生产、废水处理、饮料浓缩等方面得到广泛应用，在制药、生物工程、食品工程等非溶液体系中，纳滤技术也显示出广阔应用前景。膜材料和膜结构对膜的分离渗透性能有着重要的影响，而随着膜技术的广泛应用，人们对膜的各项分离指标提出了更高的要求。传统的无机材料和有机材料由于受到“跷跷板”现象的束缚，而难以制备更高性能的分离膜。近年来，将无机和有机材料杂化制备杂化膜（混合基质膜），能实现材料性能互补和优化，是研究者进行探索的一个方向。芳香聚酰胺（PMIA）是一种性能优异的高聚物材料，具有优良的化学稳定性，能耐强碱和高温，耐有机溶剂性能良好，机械强度高，明显优于纤维素等其他高分子材料，被广泛用于纳滤膜和反渗透膜的制备。芳香聚酰胺纳滤膜的制备目前使用最多方法是在多孔支撑层上以各种方法制作超薄表层。金属有机框架（MOFs）材料是一种类沸石结构的有机-无机杂化材料，具有高比表面积、可控的空隙率、功能化的孔道、对特定分子具有亲和力、以及灵活的结构等特性。MOFs较高的吸附容量和吸附选择性，在氢、甲烷等的储存或作为吸附剂/脱附剂有着极好的应用前景。近年来，对MOFs填充的杂化膜或者复合膜的研究已成为改进膜性能的热点之一。目前，MOFs杂化膜在气体分离中已有大量的报道，但用于液体分离的报道还比较少，本专利技术针对现有过滤膜对有机染料分子截留率不高，且制备过程复杂难以控制的。
技术实现思路
针对现有技术的缺点，本专利技术提供了一种芳香聚酰胺杂化纳滤膜的制备方法。芳香聚酰胺杂化纳滤膜的制备方法，包括如下步骤：步骤1：将无水氯化锂(LiCl)和乙酰胺(DMAc)放入洁净的平底烧瓶中混合，超声使无水氯化锂溶解，得到混合溶液；步骤2：将质量分数为0～1.5wt%芳香聚酰胺的金属有机框架材料（MOFs）加入步骤1中的混合溶液中，超声30～35min，使其均匀分散；步骤3：在步骤2超声后的溶液中加入芳香聚酰胺纤维，于90～100º C下机械搅拌至其充分溶解，得到铸膜液；步骤4：将铸膜液放入真空干燥箱进行真空脱泡处理；步骤5：将脱泡处理后的铸膜液倾倒于玻璃板上进行制得芳香聚酰胺杂化纳滤膜。于本专利技术一实施例中，所述无水氯化锂(LiCl)的为0.1-5份、乙酰胺(DMAc)为10-50份、芳香聚酰胺纤维为0.5-10份。于本专利技术一实施例中，所述无水氯化锂(LiCl)为0.1-5g、乙酰胺(DMAc)为10-50g、芳香聚酰胺纤维为0.5-10g。于本专利技术一实施例中，所述金属有机框架材料（MOFs）为对苯二甲酸铝（MIL-53（Al））。于本专利技术一实施例中，所述芳香聚酰胺纤维为聚间苯二甲酰间苯二胺（PMIA）。于本专利技术一实施例中，步骤4真空脱泡处理后还经过预热处理，所述预热处理是将干燥后的铸膜液密封放置在60~65ºC的烘箱中。于本专利技术一实施例中，步骤5中的制膜包括制初始膜和成型终膜；所述制初始膜是先将刮膜刀贴合且垂直于所述玻璃板的位置，然后迅速刮动，制得初始膜；成型终膜是将制得的初始膜迅速放入烘箱中，一定时间后立即浸入室温下的纯水中凝固成型，制得终膜。于本专利技术一实施例中，所述烘箱的温度为60~65ºC，所述初始膜放置在所述烘箱中的时间为20~30min。如纳滤复合膜、反渗透复合膜、正渗透复合膜、气体分离膜、渗透气化复合膜。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术将MOFs杂化膜用于液体分离，通过共混法，向铸膜液中添加MOFs，MOFs的加入明显改变了膜的结构。MOFs的添加量需在特定范围内芳香聚酰胺杂化纳滤膜的过滤效果达到最优。实验数据可以看出随着铸膜液中MOFs含量的提高，膜的水通量得到改善，而膜分离性能没有明显变化。本专利技术杂化纳滤膜的制备方法简单、过程易于控制，可用于其它各种分离过程的复合膜制备。制得的芳香聚酰胺杂化纳滤膜通量较高，尤其对一价盐和二价盐截留率低，对有机染料分子截留率高，在染料脱盐过程中具有广泛的应用前景。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步的描述。本专利技术所制备的杂化纳滤膜首先在1.0Mpa压力下用纯水预压0.5h，随后在室温下分别以纯水和500mg/L硫酸钠和500mg/L二甲酚橙混合液为料液测试杂化纳滤膜性能。膜通量的计算公式如下所示。其中F为膜的纯水通量（L/m2h），V为透过液的体积（L），A为膜的有效面积（m2），t为测试时间（h）。截留率R通过原料液浓度和透过液浓度来计算，如下所示。其中R为溶质截留率，Cf是原料液的浓度，Cp是透过液的浓度。无机盐溶液浓度采用电导率法，对于单一电解质的稀溶液，其电导率与浓度成正比，则式中与可以直接用原料液与透过液的电导率值替代方便计算。染料的浓度采用染料的浓度采用分光光度计法测定。所有膜均进行3次测试，3次测试结果取平均值。比较例11）将质量为0.75g的无水氯化锂（LiCl）和26.25g乙酰胺（DMAc）放入洁净的平底烧瓶中混合，超声使LiCl溶解。2）在（1）的溶液中加入干燥的芳香聚酰胺纤维（PMIA）3g，在90ºC下机械搅拌至其充分溶解。3）将（2）得到的铸膜液放入真空干燥箱进行真空脱泡处理后，封口保存于60ºC的烘箱中。4）将已脱泡完全的铸膜液倾倒于干燥、洁净、光滑的玻璃板上，将刮膜刀垂直于玻璃板迅速刮制初始膜，并迅速放入60℃的烘箱中，待溶剂蒸发20min一定时间后，立即浸入室温下的纯水中凝固成型。制备出的杂化膜产品在25℃，1.0Mpa下，以500mg/L的硫酸钠和500mg/L二甲酚橙混合液为模拟染料废水，测试复合纳滤膜对硫酸钠、二甲酚橙染料分子的截留率及相对应的水通量，所得结果见表1。实施例1与比较例1的不同点为，在步骤1）后将质量为0.015g的MOFs放入DMAc（26.25g）/ LiCl（0.75g）溶液中，超声30min，使其均匀分散，其余步骤均相同。制备出的杂化膜产品在25℃，1.0Mpa下，以500mg/L的硫酸钠和500mg/L二甲酚橙混合液为模拟染料废水，测试复合纳滤膜对硫酸钠、二甲酚橙染料分子的截留率及相对应的水通量，所得结果见表1。实施例2与比较例1的不同点为，在步骤（1）后将质量为0.03g的MOFs放入DMAc（26.25g）/ LiCl（0.75g）溶液中，超声30min，使其均匀分散，其余步骤均相同。制备出的杂化膜产品在25℃，1.0Mpa下，以500mg/L的硫酸钠和500mg/L二甲酚橙混合液为模拟染料废水，测试复合纳滤膜对硫酸钠、二甲酚橙染料分子的截留率及相对应的水通量，所得结果见表1。实施例3与比较例1的不同点为，在步骤（1）后将质量为0.045g的MOFs放入DMAc（26.25g）/ LiCl（0.75g）溶液中，超声30min，使其均匀分散，其余步骤均相同。制备出的杂化膜产品在25℃，1.0Mpa下，以500mg/L的硫酸钠和500mg/L二甲酚橙混合液为模拟染料废水，测试复合纳滤膜对硫酸钠、二甲酚橙染料分子的截留率及相对应的水通量，所得结果见表1表1实施例MOFs含量（wt%）纯水通量（L/m2h）硫酸钠截留率（%）本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种芳香聚酰胺杂化纳滤膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：将无水氯化锂（LiCl）和乙酰胺（DMAc）放入洁净的平底烧瓶中混合，超声使无水氯化锂溶解，得到混合溶液；步骤2：将质量分数为芳香聚酰胺0.5~1.5wt%的金属有机框架材料（MOFs）加入步骤1中的混合溶液中，超声30min，使其均匀分散；步骤3：在步骤2超声后的溶液中加入芳香聚酰胺纤维，于90º C下机械搅拌至其充分溶解，得到铸膜液；步骤4：将铸膜液放入真空干燥箱进行真空脱泡处理；步骤5：将脱泡处理后的铸膜液倾倒于玻璃板上进行制得芳香聚酰胺杂化纳滤膜。

【技术特征摘要】
1.一种芳香聚酰胺杂化纳滤膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：将无水氯化锂（LiCl）和乙酰胺（DMAc）放入洁净的平底烧瓶中混合，超声使无水氯化锂溶解，得到混合溶液；步骤2：将质量分数为芳香聚酰胺0.5~1.5wt%的金属有机框架材料（MOFs）加入步骤1中的混合溶液中，超声30min，使其均匀分散；步骤3：在步骤2超声后的溶液中加入芳香聚酰胺纤维，于90º C下机械搅拌至其充分溶解，得到铸膜液；步骤4：将铸膜液放入真空干燥箱进行真空脱泡处理；步骤5：将脱泡处理后的铸膜液倾倒于玻璃板上进行制得芳香聚酰胺杂化纳滤膜。2.如权利要求1所述的芳香聚酰胺杂化纳滤膜的制备方法，其特征在于，所述金属有机框架材料（MOFs）为 对苯二甲酸铝（MIL-53（Al））。3.如权利要求1所述的芳香聚酰胺杂化纳滤膜的制备方法，其特征在于，所述无水氯化锂(LiCl)为0.1-5份...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈江南，郭长萌，张慧娟，阮慧敏，白尧舜，王利祥，
申请(专利权)人：浙江赛特膜技术有限公司，浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33