一种本体掺杂CNO改性的聚酰胺反渗透膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于功能材料技术领域，涉及一种本体掺杂CNO改性的聚酰胺反渗透膜及其制备方法和应用。通过在聚酰胺反渗透膜界面聚合反应的水相溶液中加入CNO，制备得到CNO杂化的改性聚酰胺反渗透膜。通过本体掺杂的方法将CNO加入到聚酰胺膜分离层中，CNO具有丰富的含氧集团，具有良好的水分散性和潜在的抗氧化性，使制备得到的杂化膜的耐氯性得到了很大程度的提高，延长使用寿命。通过本发明专利技术方法制备的改性聚酰胺膜，通量提高，截留率基本不变，改性膜具有好的抗氯性能，并且能够稳定运行。

A Novel CNO-doped Polyamide Reverse Osmosis Membrane and Its Preparation and Application

The invention belongs to the technical field of functional materials, and relates to a polyamide reverse osmosis membrane doped with CNO and its preparation method and application. CNO hybrid modified polyamide reverse osmosis membranes were prepared by adding CNO into aqueous solution of interfacial polymerization of polyamide reverse osmosis membranes. CNO was added into the polyamide membrane separation layer by bulk doping method. CNO has abundant oxygen groups, good water dispersibility and potential oxidation resistance, which greatly improves the chlorine resistance of the prepared hybrid membrane and prolongs its service life. The modified polyamide membrane prepared by the method of the invention has the advantages of high flux, basically unchanged retention rate, good chlorine resistance and stable operation.

【技术实现步骤摘要】
一种本体掺杂CNO改性的聚酰胺反渗透膜及其制备方法和应用
本专利技术属于功能材料
，涉及一种本体掺杂CNO改性的聚酰胺反渗透膜及其制备方法和应用。
技术介绍
聚酰胺类反渗透膜广泛应用于超纯水制备、海水淡化和苦咸水淡化等。但是目前聚酰胺类反渗透膜的耐氯性差，在游离氯的作用下，聚酰胺反渗透膜上的交联芳香聚酰胺氯化降解，造成聚酰胺反渗透膜截留率逐渐下降，缩减膜的使用寿命。所以聚酰胺反渗透膜的耐氯性改性是改性研究的热点之一。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种本体掺杂CNO改性的聚酰胺反渗透膜及其制备方法和应用。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下：一种具有抗氯性的本体掺杂CNO改性的聚酰胺反渗透膜的制备方法，包括以下步骤：取出聚砜膜并固定在平板上，用气刀吹干水分，将CNO水相溶液倾倒在聚砜膜表面，一段时间后倒掉多余的水相溶液，并用气刀吹干，再将油相溶液倒在膜表面，一段时间后，倒掉多余油相溶液；将上述得到的膜放置在烘箱中，热处理一段时间后，取出清洗即得本体掺杂CNO改性的聚酰胺反渗透膜。所述CNO水相溶液的配置方法为：配置质量分数为1.0～3.0％的MPD水溶液，将一定质量的CNO加入到上述溶液中，超声一段时间，即得CNO水相溶液。所述油相溶液为质量分数为0.1～0.5％的均苯三甲酰氯正己烷溶液。所述热处理的温度为60～80℃，热处理的时间为1～10min。所述CNO的制备方法包括如下步骤：(1)将一定量尿素加入坩埚中，在马弗炉中以5～10℃/min加热到500～550℃，保温1～4h，冷却至室温后取出，研磨得到g-C3N4的粉末；(2)称取一定量的g-C3N4，加入到浓硝酸和浓硫酸的混合溶液中(浓硝酸与浓硫酸的混合比例为2：1)，均匀分散浸没g-C3N4，搅拌12～24h；(3)将步骤(2)所得的溶液倒入去离子水中，过滤后得到沉淀；沉淀用去离子水洗涤至中性，室温下干燥，得到的产物即为CNO。一种如上述所述方法制备的本体掺杂CNO改性的聚酰胺反渗透膜。所述本体掺杂CNO改性的聚酰胺反渗透膜具有抗氯性。一种如上述所述的本体掺杂CNO改性的聚酰胺反渗透膜在超纯水制备、海水淡化和苦咸水淡化中的应用。本专利技术相对于现有技术具有以下优点：本专利技术利用本体掺杂的改性方法，将具有亲水性且具有抗氧化性的CNO接枝到芳香聚酰胺复合反渗透膜的表面，制备得到CNO改性的聚酰胺反渗透膜。CNO具有亲水性和抗氧化性，能够大大提高改性膜的耐氯性，且膜分离性能降低不明显。本专利技术的优点在于反应条件温和、方法简单、生产成本较低及膜性能稳定。通过本体掺杂的方法将CNO加入到聚酰胺膜分离层中，CNO具有丰富的含氧集团，具有良好的水分散性和潜在的抗氧化性，使制备得到的杂化膜的耐氯性得到了很大程度的提高，延长使用寿命。通过本专利技术方法制备的改性聚酰胺膜，通量提高，截留率基本不变，改性膜具有好的抗氯性能，并且能够稳定运行。附图说明图1为聚砜膜的表面结构扫描电镜图；图2为实施例1制备的CNO掺杂改性的芳香聚酰胺复合反渗透膜的表面结构扫描电镜图；图3为实施例2制备的CNO掺杂改性的芳香聚酰胺复合反渗透膜的表面结构扫描电镜图；图4为实施例3制备的CNO掺杂改性的芳香聚酰胺复合反渗透膜的表面结构扫描电镜图；图5为对比例1制备的未掺杂改性的芳香聚酰胺复合反渗透膜的表面结构扫描电镜图。图6为实施例4中的反渗透海水淡化装置的结构示意图；其中，上述附图包括以下附图标记：1、海水进水口；2、高压泵；3、第二空气导管；4、初级过滤装置；5、本体掺杂CNO改性的聚酰胺反渗透膜组件；6、第一空气导管；7、气室；8、淡化水出水口；9、麦饭石滤层；10、淡水水管；11、浓缩海水水管；12、浓缩海水排出口；13、浓缩海水缓冲室；14、淡水箱。具体实施方式下面对本专利技术作进一步说明。实施例1(1)将聚砜(PS)超滤膜(截留分子量30000)，用纯水清洗干净作为支撑层备用；(2)配置质量分数为2.0％的间苯二胺(MPD)水溶液；将0.005g/L的CNO超声一小时分散在上述MPD溶液中，得到CNO-MPD水相溶液；(3)油相溶液的配置：配置质量分数为0.1％的均苯三甲酰氯(TMC)正己烷溶液；(4)制备CNO改性聚酰胺反渗透膜：取出PS膜并固定在玻璃平板上，用气刀吹干水分，将CNO-MPD水相溶液倾倒在PS膜表面，5分钟后倒掉多余的水相溶液，并用气刀吹干，再将油相溶液倒在膜表面，反应1分钟，倒掉多余油相溶液。(5)将上述得到的膜放置在80℃的烘箱中，热处理5分钟；取出膜，纯水清洗备用。图1为聚砜膜的表面结构扫描电镜图；图2为实施例1制备的CNO掺杂改性的芳香聚酰胺复合反渗透膜的表面结构扫描电镜图。膜通量和截留率的测试：将制得的改性反渗透膜在1.55MPa、25℃下过滤浓度为2000ppm体积为6.0L的氯化钠水溶液30min后测试其初始渗透通量和截留率。膜通量和氯化钠截留率分别以以下公式计算。通量＝渗透液体积/(时间×膜面积)截留率＝(进料液电导率-渗透液电导率)/进料液电导率在1.55MPa、25℃下过滤2000ppm的氯化钠水溶液测试得到改性膜初始渗透通量和盐截留率见表1。耐氯性实验：配置次氯酸钠浓度为500ppm，用HCL调节pH＝7，将测试完初始性能的膜浸泡在次氯酸钠溶液中，进行耐氯性实验，测试浸泡30h后的膜通量和截留率(条件同上)。实施例1制备的改性膜的耐氯性实验结果见表2。实施例2(1)将聚砜(PS)超滤膜(截留分子量30000)，用纯水清洗干净作为支撑层备用；(2)配置质量分数为2.0％的间苯二胺(MPD)水溶液；将0.01g/L的CNO超声一小时分散在上述MPD溶液中，得到CNO-MPD水相溶液；(3)油相溶液的配置：配置质量分数为0.1％的均苯三甲酰氯(TMC)正己烷溶液；(4)制备CNO改性聚酰胺反渗透膜：取出PS膜并固定在玻璃平板上，用气刀吹干水分，将CNO-MPD水相溶液倾倒在PS膜表面，5分钟后倒掉多余的水相溶液，并用气刀吹干，再将油相溶液倒在膜表面，反应1分钟，倒掉多余油相溶液。(5)将上述得到的膜放置在80℃的烘箱中，热处理5分钟；取出膜，纯水清洗备用。图3为实施例2制备的CNO掺杂改性的芳香聚酰胺复合反渗透膜的表面结构扫描电镜图。膜通量和截留率的测试：将制得的改性反渗透膜在1.55MPa、25℃下过滤浓度为2000ppm体积为6.0L的氯化钠水溶液30min后测试其初始渗透通量和截留率。膜通量和氯化钠截留率分别以以下公式计算。通量＝渗透液体积/(时间×膜面积)截留率＝(进料液电导率-渗透液电导率)/进料液电导率在1.55MPa、25℃下过滤2000ppm的氯化钠水溶液测试得到改性膜初始渗透通量和盐截留率见表1。耐氯性实验：配置次氯酸钠浓度为500ppm，用HCL调节pH＝7，将测试完初始性能的膜浸泡在次氯酸钠溶液中，进行耐氯性实验，测试浸泡30h后的膜通量和截留率(条件同上)。实施例2制备的改性膜的耐氯性实验结果见表2。实施例3(1)将聚砜(PS)超滤膜(截留分子量30000)，用纯水清洗干净作为支撑层备用；(2)配置质量分数为2.0％的间苯二胺(MPD)水溶液；将0.02g/L的CNO超声一小时分散在上述MPD溶液中，得到CNO-MP本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有抗氯性的本体掺杂CNO改性的聚酰胺反渗透膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：取出聚砜膜并固定在平板上，用气刀吹干水分，将CNO水相溶液倾倒在聚砜膜表面，一段时间后倒掉多余的水相溶液，并用气刀吹干，再将油相溶液倒在膜表面，一段时间后，倒掉多余油相溶液；将上述得到的膜放置在烘箱中，热处理一段时间后，取出清洗即得本体掺杂CNO改性的聚酰胺反渗透膜。

【技术特征摘要】
1.一种具有抗氯性的本体掺杂CNO改性的聚酰胺反渗透膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：取出聚砜膜并固定在平板上，用气刀吹干水分，将CNO水相溶液倾倒在聚砜膜表面，一段时间后倒掉多余的水相溶液，并用气刀吹干，再将油相溶液倒在膜表面，一段时间后，倒掉多余油相溶液；将上述得到的膜放置在烘箱中，热处理一段时间后，取出清洗即得本体掺杂CNO改性的聚酰胺反渗透膜。2.根据权利要求1所述的具有抗氯性的本体掺杂CNO改性的聚酰胺反渗透膜的制备方法，其特征在于，所述CNO水相溶液的配置方法为：配置质量分数为1.0～3.0％的MPD水溶液，将一定质量的CNO加入到上述溶液中，超声一段时间，即得CNO水相溶液。3.根据权利要求1所述的具有抗氯性的本体掺杂CNO改性的聚酰胺反渗透膜的制备方法，其特征在于，所述油相溶液为质量分数为0.1～0.5％的均苯三甲酰氯正己烷溶液。4.根据权利要求1所述的具有抗氯性的本体掺杂CNO改性的聚酰胺反渗透膜的制备方法，其特征在于，所述热处理的温度为60～80℃，热处理的时间为1～10min。5.根据权利要求1-4任意一项所述的具有抗氯性的本体掺杂CNO改性的聚酰胺反渗透膜的制备方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：董立峰，邵斐斐，于立岩，董红周，徐纯威，仪展，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：山东,37