一种Mg制造技术

本发明专利技术涉及了一种Mg

A kind of Mg

The invention relates to a Mg

【技术实现步骤摘要】
一种Mg2+和Li+分离三通道内皮层荷正电纳滤膜及其制备方法
本专利技术涉及本高分子膜材料
，具体地说，是一种Mg2+和Li+分离三通道内皮层荷正电纳滤膜及其制备方法。
技术介绍
纳滤膜技术已广泛应用于饮用水的软化、印染废水中染料的去除、电镀废水中重金属离子的除去、生物制药行业的提纯与浓缩、食品工业、海水淡化产生的浓盐水的处理等。目前，纳滤膜主要为平板膜和中空纤维膜。与平板膜相比，中空纤维膜具有填装密度大，占地面积小及有效面积大等优势。以中空纤维为基质的纳滤膜，当其具有外界面复合层时，在组装及使用过程复合层容易受到损害，从而影响膜性能；当复合层在中空纤维膜管内侧时，纳滤膜有效膜面积较小。而以多通道管状膜为基材，通过界面聚合将复合层形成于膜管内腔时可有效解决以上两方面问题。目前，商业化和实验研究的纳滤膜大多荷负电，根据Donnan效应，荷负电纳滤膜对多价阴离子具有较好的截留效果，而对阳离子的截留性能不尽人意。在处理阳离子型染料及电镀废水的金属阳离子时，荷正电纳滤膜的效率更高，因此研究构建荷正电纳滤膜十分必要。聚乙烯亚胺是一种阳离子型聚电解质，其结构中含有大量氨基，已被广泛用于荷正电纳滤膜的构建。但用聚乙烯亚胺制备的纳滤膜通常渗透性能较差，出于降低能耗、节约成本考虑，需要对所制备纳滤膜的渗透性能进行改善。近年来，碳纳米管被广泛用于纳滤膜的制备与改性。中国专利CN103212305A“一种定向碳纳米管纳滤膜的制备方法”采用化学气相沉积法，结合力学及溶剂处理得到水平致密排列的定向碳纳米管薄膜，该薄膜可用于饮用水净化、废水处理、病毒过滤等领域。中国专利CN103386258A“一种含改性碳纳米管的聚酰胺复合纳滤膜的制备方法”首先对多壁碳纳米管进行混酸处理和接枝改性，得到PMMA-MWNTs，而后将其添加到水相多元胺溶液，通过界面聚合法制得复合纳滤膜，最终制得的纳滤膜具有较高的纯水通量和脱盐率。多壁碳纳米管的物理化学性质独特，具有极高的强度和极大的韧性，含有C＝C键，可对其进行化学改性。受碳纳米管在水相溶液中分散性差的限制，近年来对碳纳米管进行改性并将其用于纳滤膜制备的研究越来越多。改性后的碳纳米管可作为添加剂或共存单体制备复合纳滤膜，且所制备纳滤膜的渗透性能显著提高。Zhao采用多巴胺对多壁碳纳米管进行改性，并将改性后的碳纳米管与聚乙烯亚胺共混配制水相溶液，界面聚合法制得荷正电纳滤膜，添加改性碳纳米管后，该纳滤膜的渗透通量由5.2L·m-1·h-1·bar-1提高到15.3L·m-1·h-1·bar-1。(Feng-YangZhao,Yan-LiJi,Xiao-DanWeng,etal.High-FluxPositivelyChargedNanocompositeNanofiltrationMembranesFilledwithPoly(dopamine)ModifiedMultiwallCarbonNanotubes,ACSAppliedMaterials&Interfaces.2016,8:6693-6700)。Zheng合成了磺化多壁碳纳米管，以其为添加剂，哌嗪为水相单体，在聚醚砜基膜表面通过界面聚合法和成复合纳滤膜。纳滤实验结果显示，0.01wt％的磺化多壁碳纳米管即可使膜通量有高达1.6倍的显著提高。(JunfengZheng,MengLia,KaiYu,etal.Sulfonatedmultiwallcarbonnanotubesassistedthin-filmnanocompositemembranewithenhancedwaterfluxandanti-foulingproperty,JournalofMembraneScience.2017,524:344–353)。锂及其化合物是新型的绿色材料，目前已被广泛应用于电池、航天、原子能与制药领域。自然界中锂资源主要存储于锂矿石、盐湖卤水和海水中，由于长时间过度开采，目前锂矿石资源已濒临枯竭，从盐湖卤水及海水中提锂已成为锂盐生产和研究的热点。我国盐湖锂资源丰富，但较高的镁锂比值加大了分离提锂工艺的难度，目前盐湖卤水提锂的方法主要有沉淀法、吸附法、萃取法、蒸发结晶法及膜分离法。相比其他分离方法，膜分离法工艺简单，操作简便、能耗低、无相变，在盐湖卤水提锂领域具有广阔应用前景。Yang等采用DK纳滤膜对与东台吉乃尔湖具有相同镁锂比的模拟溶液进行分离研究，实验发现，DK纳滤膜能较好的分离镁离子和锂离子，当分离因子SF为0.31时，纳滤膜对锂的富集显示出较大的可行性。(YangGang,ShiHong,LiuWenqiang,etal.InvestigationofMg2+/Li+SeparationbyNanofiltration,ChineseJournalofChemicalEngineering,2011,19(4):586-591)。Wen等用Desal5DL纳滤膜对稀释后的青海地区某盐湖卤水进行了分离研究，结果显示，该纳滤膜对硫酸盐具有较高的截留率，对镁锂分离效果较好，但不适合用于从高浓度的含镁盐和硼盐的溶液中提锂。该研究还认为纳滤在分离过程中传质阻力较大，用于卤水分离缺乏经济性，应该开发新型纳滤膜以降低分离成本。(XianmingWen,PeihuaMa,ChaoliangZhu,etal.Preliminarystudyonrecoveringlithiumchloridefromlithium-containingwatersbynanofiltration，SeparationandPurificationTechnology,2006,49:230–236)。通过高性能荷正电纳滤膜的研制，可使纳滤膜能更有效地截留卤水中Ca2+、Mg2+等二价离子，从而与一价金属离子更有效地分离，纳滤膜分离技术将是今后进行盐湖锂镁分离的一个重要的研究方向。
技术实现思路
因此，本专利技术要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种Mg2+和Li+分离三通道内皮层荷正电纳滤膜及其制备方法；该方法极大的增加了膜有效内界面面积，通过改性碳纳米管的添加显著提高了纳滤膜的渗透通量，降低了能耗，所制备纳滤膜的分离性能亦得到进一步提高，对Mg2+和Li+分离显示较大可能性。本专利技术的技术方案是，一种改性多壁碳纳米管，所述改性碳纳米管的制备方法是：以羟基功能化的多壁碳纳米管和哌嗪为原料，戊二醛为交联剂，加入pH调节剂，水浴加热，搅拌，通过羟醛缩合和Mannich反应制备出含哌嗪侧链的改性多壁碳纳米管；所述多壁碳纳米管的用量为0.01～1％(w/v)，哌嗪的用量为0.01～1％(w/v)，戊二醛的用量为0.1～2％(w/v)。这些含量指的是体积百分浓度，即100ml溶液中所含的溶质质量。溶液是指水溶液。羟基功能化的多壁碳纳米管是指表面含有羟基的多壁碳纳米管。根据本专利技术的改性多壁碳纳米管，优选的是，所述溶液pH为4～6；所述反应温度为40～70℃；所述搅拌速率为300～700r/min。根据本专利技术的改性多壁碳纳米管，优选的是，所述改性多壁碳纳米管在纯水中可稳定分散2～24h。未经改性的多壁碳纳米管在水中的分散性较差，将其添加到水相中制备纳滤膜时，纳米管本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改性多壁碳纳米管，其特征在于：所述改性碳纳米管的制备方法是：以羟基功能化的多壁碳纳米管和哌嗪为原料，戊二醛为交联剂，加入pH调节剂，水浴加热，搅拌，通过羟醛缩合和Mannich反应制备出含哌嗪侧链的改性多壁碳纳米管；所述多壁碳纳米管的用量为0.01～1％(w/v)，哌嗪的用量为0.01～1％(w/v)，戊二醛的用量为0.1～2％(w/v)。

【技术特征摘要】
1.一种改性多壁碳纳米管，其特征在于：所述改性碳纳米管的制备方法是：以羟基功能化的多壁碳纳米管和哌嗪为原料，戊二醛为交联剂，加入pH调节剂，水浴加热，搅拌，通过羟醛缩合和Mannich反应制备出含哌嗪侧链的改性多壁碳纳米管；所述多壁碳纳米管的用量为0.01～1％(w/v)，哌嗪的用量为0.01～1％(w/v)，戊二醛的用量为0.1～2％(w/v)。2.根据权利要求1所述的改性多壁碳纳米管，其特征在于：所述溶液pH为4～6；所述反应温度为40～70℃；所述搅拌速率为300～700r/min。3.根据权利要求1所述的改性多壁碳纳米管，其特征在于：所述改性多壁碳纳米管在纯水中可稳定分散2～24h。4.一种Mg2+和Li+分离三通道内皮层荷正电纳滤膜，其特征在于：其水相单体是由式Ⅰ的聚乙烯亚胺和权利要求1所述的改性碳纳米管混合而成：。5.一种Mg2+和Li+分离三通道内皮层荷正电纳滤膜的制备方法，其特征在于，其具体步骤为：(1)调节温度到15～35℃之间，并且控制相对湿度为45～65％；(2)以三通道超滤膜为基膜，压缩空气除去膜表面多余的水分；(3)配制水相混合单体溶液；所述水相混合单体中含有0.1～2％(w/v)的聚乙烯亚胺和0.001～1％(w/v)的改性...

【专利技术属性】
技术研发人员：许振良，张海珍，丁浩，汤永健，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：上海,31