The present invention relates to a nuclear shell type multilevel porous structure nanoparticle and its modified reverse osmosis membrane, in particular to a graphite oxide coated mesoporous silica nanoparticles with a nuclear shell type multistage structure and a corresponding preparation method, as well as a modified reverse osmosis membrane prepared with the particle as material, modified reverse osmosis. The membrane was prepared from the polysulfone ultrafiltration membrane on the surface of the core shell type multistage porous structure nanoparticles and reverse osmosis membrane, and the reverse osmosis membrane was prepared by interfacial polymerization between the two amine and benzyl trimethyl chloride on the surface of the ultrafiltration membrane. The nuclear shell type multilevel porous structure nanoparticles have overcome the limitation of small pore size and low mass transfer coefficient of zeolite molecules, overcome the lack of the pore size of the mesoporous pore, and have rich functional groups on the surface of the graphene oxide, and can carry out a variety of chemical modification, which is beneficial to the improvement of nanomaterials and polymerization. Compatibility of amides. This provides a new design idea for the development of high-performance reverse osmosis membrane.
【技术实现步骤摘要】
一种核壳型多级孔结构纳米粒子及其制备的改性反渗透膜
本专利技术属膜分离领域
,涉及一种核壳型多级孔结构纳米粒子及其制备的改性反渗透膜。
技术介绍
水是人类赖以生存和生产不可缺少的基本物质,是生态环境的控制性要素之一,同时也是战略性的经济资源,水资源匮乏正日益影响全球的经济发展与生态环境。联合国有关机构指出,缺水问题将严重制约经济和社会的发展,并可能导致地区或国家间的冲突。尽管全球的水总储量高达13.86亿立方千米,但可取用的淡水资源仅占0.3%左右。海水淡化作为一种淡水资源增量技术,已成为解决水资源危机的战略选择。其中反渗透法海水淡化装机容量占海水淡化总量的比例超过60%,发挥了举足轻重的作用。界面聚合法是制备反渗透膜最重要的方法。一方面,传统复合反渗透膜的性能已经接近聚酰胺材料本征特性的极限,水通量和脱盐率呈现明显的相互制约关系;另一方面,目前采用单一材料或结构特性的纳米粒子,虽然取得了一定的效果,但仍存在成本、结构和性能不能兼顾的问题。例如:NaA分子筛(孔径约0.4nm)内水分子的扩散系数约为5×10-10m2/s,是纯聚酰胺膜的三倍,用其制备的纳米复合反渗透膜水通量增加20%左右;介孔二氧化硅中水分子的扩散系数约1.4×10-9m2/s,比聚酰胺高出1个数量级,但相应纳米复合反渗透膜的水通量仅增加40~100%,这是由于反应单体填充到孔道中,甚至在孔道内发生反应,使有效孔径减小所致;碳纳米管内水分子的扩散系数高达10-7m2/s,比纯聚酰胺高3个数量级,但难以定向排列。因此,急需开发新型多孔纳米材料,满足高性能反渗透膜的发展需求。
技术实现思路
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【技术保护点】
一种核壳型多级孔结构纳米粒子,其特征是:所述核壳型多级孔结构纳米粒子为氧化石墨烯包覆介孔二氧化硅壳纳米粒子形成的核壳结构的纳米粒子,多级孔结构至少具有两种孔径,第一种孔径的孔径范围为0.4‑0.8纳米,第二种孔径的孔径范围为2‑5纳米。
【技术特征摘要】
1.一种核壳型多级孔结构纳米粒子,其特征是:所述核壳型多级孔结构纳米粒子为氧化石墨烯包覆介孔二氧化硅壳纳米粒子形成的核壳结构的纳米粒子,多级孔结构至少具有两种孔径,第一种孔径的孔径范围为0.4-0.8纳米,第二种孔径的孔径范围为2-5纳米。2.根据权利要求1所述的一种核壳型多级孔结构纳米粒子,其特征是:所述介孔二氧化硅粒径与氧化石墨烯片径之比为1:0.05~0.35。3.根据权利要求1-2任一所述的一种核壳型多级孔结构纳米粒子的制备方法,其特征是:在室温和强烈搅拌条件下,将氧化石墨烯水溶液逐滴滴加到介孔二氧化硅的水分散液中,持续搅拌1-2小时,然后加热处理2-3小时,最后离心分离并用超纯水洗涤,得到核壳结构纳米粒子分散液。4.根据权利要求3所述的一种核壳型多级孔结构纳米粒子的制备方法,其特征是:所述氧化石墨烯水溶液的浓度为0.1-0.5mg/mL,所述介孔二氧化硅的水分散液的浓度为0.01-0.05mg/mL;所述介孔二氧化硅与氧化石墨烯二者质量之比为1:0.1-0.3。5.根据权利要求3所述的一种核壳型多级孔结构纳米粒子的制备方法,其特征是:所述强烈搅拌的搅拌速度为800-1000rpm;所述逐滴滴加速度为1-2mL/min;所述加热时的温度90-110℃。6.根据权利要求1-2任一所述的一种核壳型多级孔结构纳米粒子制备的改性反渗透膜,其特征在于,所述改性...
【专利技术属性】
技术研发人员:王剑,田欣霞,曹震,李晓明,郭春刚,张慧峰,张雨山,
申请(专利权)人:国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所,
类型:发明
国别省市:天津,12
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