一种纳滤膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种纳滤膜及其制备方法，所述制备方法包括：将基底膜与多巴胺溶液混合，经加热反应得到第一基底膜坯体；将第一基底膜坯体与壳聚糖溶液混合，经加热反应得到第二基底膜坯体；将第二基底膜坯体与正硅酸乙酯溶液混合，经加热反应得到纳滤膜。一是解决了传统的SiO2复合膜，由于将纳米粒子囊括在膜中，SiO2的亲水性和附电性等优势无法发挥出来的问题；二是解决了SiO2纳米粒子在膜上分布的十分密集，导致了SiO2纳米粒子与聚合物之间亲和性较差，进而影响膜的稳定性，也影响了膜的分离性能的问题。

A kind of nanofiltration membrane and its preparation method

The invention discloses a nanofiltration membrane and its preparation method. The preparation method comprises the following steps: mixing the basement membrane with the dopamine solution and heating the first basement membrane body, mixing the first basement membrane body with the chitosan solution to get the second basement membrane body by heating, and the second basement membrane body and the silicic acid. The mixture of ethyl solution and nanofiltration membrane were obtained by heating reaction. The first is to solve the traditional SiO2 composite membrane, because the nano particles are included in the membrane, the advantages of the hydrophilic and electrical properties of SiO2 can not be brought into play. Two is to solve the dense distribution of SiO2 nanoparticles in the membrane, resulting in poor affinity between the SiO2 nanoparticles and the polymer, and then affect the stability of the membrane. It also affects the separation performance of the membrane.

【技术实现步骤摘要】
一种纳滤膜及其制备方法
本专利技术涉及分离膜复合材料领域，具体地，涉及一种纳滤膜及其制备方法。
技术介绍
随着工业技术的不断发展，随之带来的废水污染也日益加剧，对国民的生活环境造成了重大的影响。纳滤膜技术是近几年发展起来的一种新型的分离技术，它主要是基于孔径筛分效应和荷电效应来实现对物料的选择性分离，能在保留对人体有益的微量元素的基础上，将在水中消毒产生的副产品或溶于水的挥发性气体等去除，在废水的处理过程中发挥出了巨大的作用，且在通量相同的条件下，纳滤膜所需要的驱动压力相比于反渗透膜要低很多。近几年压力驱动膜在水处理方面应用的越来越广泛，大家对传统膜的性能的要求也更高，有机膜大多不耐高温、酸碱和有机溶剂且易堵塞不易清洗，若是单纯的无机膜又存在材质较脆的问题，为了改善膜的特性，SiO2、TiO2等纳米材料的应用成为了研究的热点。在这些材料当中，SiO2复合膜表现出了突出的亲水性和荷电性能，而且SiO2纳米颗粒能对膜孔的分布和结构进行改善，起到致孔剂的作用，提高了膜的孔隙率，使膜的水通量大大提高且截留率依然很高。然而传统的SiO2复合膜也存在不可忽视的不足，由于将纳米粒子囊括在膜中，SiO2的亲水性和附电性等优势无法发挥出来，且SiO2纳米粒子在膜上分布的十分密集，导致了SiO2纳米粒子与聚合物之间亲和性较差，进而影响膜的稳定性，也影响了膜的分离性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种纳滤膜及其制备方法，一是解决了传统的SiO2复合膜，由于将纳米粒子囊括在膜中，SiO2的亲水性和附电性等优势无法发挥出来的问题；二是解决了SiO2纳米粒子在膜上分布的十分密集，导致了SiO2纳米粒子与聚合物之间亲和性较差，进而影响膜的稳定性，也影响了膜的分离性能的问题。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种纳滤膜的制备方法，所述制备方法包括：(1)将基底膜与多巴胺溶液混合，经加热反应得到第一基底膜坯体；(2)将第一基底膜坯体与壳聚糖溶液混合，经加热反应得到第二基底膜坯体；(3)将第二基底膜坯体与正硅酸乙酯溶液混合，经加热反应得到纳滤膜。本专利技术还提供了一种纳滤膜，所述纳滤膜由上述的制备方法制得。通过上述技术方案，本专利技术提供了一种纳滤膜及其制备方法，该方法包括将基底膜与多巴胺溶液混合，经加热反应得到第一基底膜坯体；将第一基底膜坯体与壳聚糖溶液混合，经加热反应得到第二基底膜坯体；将第二基底膜坯体与正硅酸乙酯溶液混合，经加热反应得到纳滤膜。本专利技术利用层层自组装原位生长方法制备以无机纳米层为分离层的纳滤膜，该方法与原有方法相比，它的优势在于SiO2纳米粒子能够均匀紧致的排列在膜的外表面，此类复合膜不仅保留了传统SiO2复合膜的优势，将有机膜和无机膜的优势相结合，而且消除了传统膜的SiO2囊括在膜里面的弊端，使膜的亲水性和荷电性大大提高。对本专利技术中的纳滤膜进行表面亲水性测试，膜表面的水的接触角降低，对本专利技术中的纳滤膜进行水通量和截留率测试，对有机染料和无机盐的截留率和水通量都很高。而且本专利技术中的纳滤膜制备方法简单，制备效率高，在价格上也将占有很大的优势，在膜的分离领域具有广阔的应用前景。本专利技术的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1是本专利技术制得的纳滤膜A1的红外光谱图；图2是本专利技术制得的纳滤膜A1的XRD图；图3是本专利技术制得的纳滤膜A1的XPS图；图4是PS、PS/PDA、PS/CS、PS/SiO2横截面的扫描电子显微镜图；图5是PS、PS/PDA、PS/CS、PS/SiO2膜表面的扫描电子显微镜图；图6是纳滤膜A1对甲基蓝、甲基橙、亚甲基蓝的截留率和水通量柱状图；图7是纳滤膜A1对MgSO4、NaSO4、MgCl2、NaCl的截留率和水通量柱状图；图8是PS、PS/PDA、PS/CS、PS/SiO2的原子力显微镜图；图9是本专利技术制得的纳滤膜的结构图。附图标记说明a表示PS(聚苯乙烯)层、b表示SiO2层、c表示PDA(多巴胺)层、d表示CS(壳聚糖)层，图4中自左向右分别为PS、PS/PDA、PS/CS、PS/SiO2横截面的扫描电子显微镜图(纳滤膜A1)，图5中自左向右分别为PS、PS/PDA、PS/CS、PS/SiO2膜表面的扫描电子显微镜图(纳滤膜A1)，图8中自左向右分别为PS、PS/PDA、PS/CS、PS/SiO2的原子力显微镜图(纳滤膜A1)。具体实施方式以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。本专利技术提供了一种纳滤膜的制备方法，所述制备方法包括：(1)将基底膜与多巴胺溶液混合，经加热反应得到第一基底膜坯体；(2)将第一基底膜坯体与壳聚糖溶液混合，经加热反应得到第二基底膜坯体；(3)将第二基底膜坯体与正硅酸乙酯溶液混合，经加热反应得到纳滤膜。本专利技术利用聚多巴胺超强的粘性在基底膜表面自聚合形成一层带负电的多巴胺层，通过电荷的吸引作用，在上面均匀的附上一层带有正电荷的壳聚糖，最后，再通过电荷的吸引作用，将正硅酸乙酯水解，SiO2均匀的铺在膜的表面，同时与壳聚糖表面形成的氢键，让此结构更加牢固紧密。在本专利技术的一种优选的实施方式中，为了进一步提高制得的纳滤膜的亲水性和荷电性，多巴胺溶液的质量浓度为1.8-2.2g/L；和/或壳聚糖溶液的质量浓度为1.8-2.2g/L。在本专利技术的一种优选的实施方式中，为了进一步提高制得的纳滤膜的亲水性和荷电性，正硅酸乙酯溶液的制备方法包括：将正硅酸乙酯、乙醇、氨水和去离子水混合；其中，相对于0.25mL的正硅酸乙酯，乙醇的用量为45-55mL，氨水的用量为1-3mL，去离子水的用量为8-12mL。在本专利技术的一种优选的实施方式中，为了进一步提高制得的纳滤膜的亲水性和荷电性，在步骤(1)中，加热反应的条件至少包括：温度为28-32℃，时间为14-16h，加热反应采用水浴的方式。在本专利技术的一种优选的实施方式中，为了进一步提高制得的纳滤膜的亲水性和荷电性，在步骤(2)中，加热反应的条件至少包括：温度为28-32℃，时间为1.8-2.2h，加热反应采用水浴的方式。在本专利技术的一种优选的实施方式中，为了进一步提高制得的纳滤膜的亲水性和荷电性，在步骤(3)中，加热反应的条件至少包括：温度为28-32℃，时间为10-14h，加热反应在振动的条件下进行，且振动的速度为80-120rpm。在本专利技术的一种优选的实施方式中，为了进一步提高制得的纳滤膜的亲水性和荷电性，第二基底膜坯体在与正硅酸乙酯溶液混合前需进行烘干，烘干的温度为35-45℃。在本专利技术的一种优选的实施方式中，为了进一步提高制得的纳滤膜的亲水性和荷电性，制备方法好包括利用去离子水对制得的纳滤膜进行冲洗，之后晾干。在本专利技术的一种优选的实施方式本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳滤膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：(1)将基底膜与多巴胺溶液混合，经加热反应得到第一基底膜坯体；(2)将第一基底膜坯体与壳聚糖溶液混合，经加热反应得到第二基底膜坯体；(3)将第二基底膜坯体与正硅酸乙酯溶液混合，经加热反应得到纳滤膜。

【技术特征摘要】
1.一种纳滤膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：(1)将基底膜与多巴胺溶液混合，经加热反应得到第一基底膜坯体；(2)将第一基底膜坯体与壳聚糖溶液混合，经加热反应得到第二基底膜坯体；(3)将第二基底膜坯体与正硅酸乙酯溶液混合，经加热反应得到纳滤膜。2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，多巴胺溶液的质量浓度为1.8-2.2g/L；和/或壳聚糖溶液的质量浓度为1.8-2.2g/L。3.根据权利要求1所述的制备方法，其中，正硅酸乙酯溶液的制备方法包括：将正硅酸乙酯、乙醇、氨水和去离子水混合；其中，相对于0.25mL的正硅酸乙酯，乙醇的用量为45-55mL，氨水的用量为1-3mL，去离子水的用量为8-12mL。4.根据权利要求1所述的制备方法，其中，在步骤(1)中，加热反应的条件至少包括：温度为28-32℃，时间为14-16h...

【专利技术属性】
技术研发人员：包木太，禚惠伟，丁万德，李一鸣，陆金仁，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：发明
国别省市：山东,37