一种聚酰胺复合反渗透膜的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种聚酰胺复合反渗透膜的制备方法，具体采用在纳米纤维膜表面进行水相单体和油相单体的界面聚合反应，通过在水相溶液中加入由手性氨基酸小分子为模板制备的手性孔道的二氧化硅纳米结构和有机溶剂，使过滤膜形成了三维立体网络状孔结构，膜的厚度增加，在压强0.8MPa，通量达到85～120L/(m

Preparation of polyamide composite reverse osmosis membrane

The invention provides a preparation method of polyamide composite reverse osmosis membrane, in particular, the interface polymerization reaction of water phase monomer and oil phase monomer is carried out on the surface of nanofiber membrane, and the three-dimensional network pore structure is formed by adding the silica nanostructure and organic solvent of the chiral pore channel prepared by the small molecule of chiral amino acid as the template into the water phase solution, When the pressure is 0.8MPa, the flux reaches 85-120l / (m)

【技术实现步骤摘要】
一种聚酰胺复合反渗透膜的制备方法
本专利技术涉及膜分离
，具体地涉及一种聚酰胺复合反渗透膜的制备方法。
技术介绍
反渗透作为一种先进的水处理技术，能有效地去除水中的溶解盐类、胶体、微生物、有机物，在解决当前水资源匮乏问题中有着广阔的应用前景。聚酰胺类复合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。制备高通量和高截留率兼具的新型聚酰胺复合反渗透膜可以大幅降低反渗透膜过程的能耗和应用成本，也是目前反渗透膜领域研究中的一个难点。聚酰胺复合反渗透膜的表面活性层是影响其脱盐性能的关键，因此通过对表面活性层的结构调控可以提升复合膜的通量和截留率。目前主流的反渗透膜是界面聚合制备的聚酰胺复合反渗透膜，一般采用向用于界面聚合的水相或者油相当中引入添加剂的方法来提高反渗透膜通量和截留性能。专利申请CN201711443247.0公开了一种高通量高截留率聚酰胺复合反渗透膜及其制备方法，采用在纳米纤维膜表面进行水相单体和油相单体的界面聚合反应，通过在水相溶液中加入水杨酸，对氨基苯甲酸，尿素，乙酰胺，双氰胺等中的一种或一种以上作为助溶剂可促进水相单体和油相单体在纳米纤维空隙中的均匀分布，制备得到的聚酰胺复合反渗透膜通量达到50L/(m2·h)，截留率达到95％。但是，其膜通量和截留率的性能不能大幅降低渗透过程中的能耗和成本，因此还有待改善和优化。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种聚酰胺复合反渗透膜的制备方法，具体采用在纳米纤维膜表面进行水相单体和油相单体的界面聚合反应，通过在水相溶液中加入由手性氨基酸小分子为模板制备的纳米二氧化硅和有机溶剂，使过滤膜形成了三维网络状立体孔结构，膜的厚度增加，从而大大的提高了盐的过滤效果和膜的通量，制备得到的聚酰胺复合反渗透膜具有高通量和高截留量的优良性能。为实现上述专利技术目的，本专利技术提供了一种聚酰胺复合反渗透膜的制备方法，包括如下步骤：S1，采用手性氨基酸小分子为模板制备二氧化硅纳米结构备用；S2，制备纳米纤维膜：取PVA-co-PE纳米纤维悬浮液涂覆在PP表面，制备得到纳米纤维膜；S3，制备水相溶液：取多元胺单体、十二烷基磺酸钠、樟脑磺酸、三乙胺、尿素与有机溶剂混合，得到混合溶液；将步骤S1中的所述二氧化硅纳米结构加入到所述混合溶液中，得到水相溶液；S4，制备油相溶液：取均苯三甲酰氯单体溶解到正己烷中，制备得到油相溶液；S5，制备聚酰胺复合反渗透膜：取步骤S2制备的所述纳米纤维膜浸渍于所述步骤S3的水相溶液中反应预定时间，除去多余的水相溶液，再加入所述步骤S4的油相溶液，发生界面聚合反应，反应预定时间后，除去多余的油相溶液，取出并烘干，得到含二氧化硅纳米结构的聚酰胺复合反渗透膜。作为本专利技术的进一步改进，在步骤S3中，所述水相溶液中所述多元胺单体的质量百分比含量为0.1～5.5％，所述十二烷基磺酸钠的质量百分比含量为0.05～1.5％，所述樟脑磺酸的质量百分比含量为0.1～6％，所述三乙胺的质量百分比含量为0.1～4％，所述尿素的质量百分比含量为0.1～15％，所述有机溶剂的质量百分比为1～30％，所述二氧化硅纳米结构的质量百分比含量为0.01～5％。作为本专利技术的进一步改进，所述二氧化硅纳米结构为长度为1nm～2um，直径为1nm～500nm的手性孔道纳米二氧化硅，孔径为1～200nm，直径为1～500nm的手性孔道结构二氧化硅、直径为1nm～1um的纳米二氧化硅实心球、直径为1nm～1um的纳米二氧化硅空心球、二氧化硅纳米棒中的一种或多种。作为本专利技术的进一步改进，所述手性孔道纳米二氧化硅的制备方法包括如下步骤：将手性氨基酸小分子溶解在去离子水溶液中，然后加入四甲基氢氧化铵，加热溶解，最后加入TEOS，预设温度下搅拌1～3h，最后用浓盐酸和乙醇洗涤模板；其中，按质量分数计，手性氨基酸小分子：水：四甲基氢氧化铵：TEOS的质量比为150～300:150～300:1:2.8。作为本专利技术的进一步改进，所述手性氨基酸小分子的结构式为其中，m＝14～20，n＝4～18。作为本专利技术的进一步改进，所述手性氨基酸为L或D型氨基酸，包含但不限于甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸、色氨酸、丝氨酸、酪氨酸、半胱氨酸、蛋氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、苏氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、赖氨酸、精氨酸和组氨酸一种或多种的任意组合。作为本专利技术的进一步改进，所述多元胺为芳香族多元胺，包括但不限于为间苯二胺(MPD)、邻苯二胺(OPD)和对苯二胺(PPD)中的一种或多种；所述的多元胺为为脂肪族多元胺，包括但不限于1，2-乙二胺(DMDA)、l，4-环己二胺(HDA)、l，3-环己二甲胺(HDMA)、哌嗪中的一种或多种。作为本专利技术的进一步改进，所述油相溶液中油相单体的质量百分比含量为0.01～5％；所述油相单体为多元酰氯，包括但不限于多元酰氯有间苯二甲酰氯、邻苯二甲酰氯、对苯二甲酰氯、均苯三甲酰氯、5-氧甲酰氯-异酞酰氯、5-异氰酸酯-异酞酰氯中的一种或多种。作为本专利技术的进一步改进，在步骤S2中，所述制备得到的纳米纤维膜的质量为1～15g/m2。作为本专利技术的进一步改进，所述二氧化硅纳米棒的制备方法包括如下步骤：将CTAB加入去离子水溶解后，加入浓度为25％～28％的浓氨水，搅拌，然后在30～60℃水浴温度下逐滴加入TEOS，反应1～3h后过滤，洗涤，真空干燥得到所述二氧化硅纳米棒；其中，按质量分数计，CTAB:H2O:浓氨水：TEOS的质量比为1:200～250:6:4。有益效果1、本专利技术所述的聚酰胺复合反渗透膜的制备方法，具体采用在纳米纤维膜表面进行水相单体和油相单体的界面聚合反应，通过在水相溶液中加入由手性氨基酸小分子为模板制备的硅材料和有机溶剂，使过滤膜形成了三维网络状孔结构，膜的厚度增加，从而大大的提高了一价和二价盐过滤效果和膜的通量。2、本专利技术的制备方法所得到的聚酰胺复合反渗透膜，与普通过滤膜相比，在压强为0.8MPa下，过滤2000ppm的硫酸铜溶液，通量由原来的50％提高到了85％～120％及以上，二价盐的截留率在97％以上，通量大大增加，克服了现有技术的缺陷。3、本专利技术所制备的高通量和高截留率兼具的聚酰胺复合反渗透膜可以大幅降低反渗透膜过程的能耗和应用成本，具有很大的经济价值和市场应用前景。附图说明图1为本专利技术实施例1中制得的手性孔道纳米二氧化硅添加的聚酰胺复合反渗透膜的SEM图。图2为普通膜的SEM图。图3为手性孔道纳米二氧化硅(弹簧状孔道)的TEM图。图4为二氧化硅纳米棒的TEM图。图5为普通膜的聚酰胺致密层断面图。图6为添加手性孔道纳米二氧化硅制得的聚酰胺复合反渗透膜聚酰胺致密层的断面SEM图。图7为添加二氧化硅纳米棒的聚酰胺复合反渗透膜聚酰胺致密层的断面SEM图。具体实施方式以下将结合附图对本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚酰胺复合反渗透膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：/nS1，采用手性氨基酸小分子为模板制备二氧化硅纳米结构备用；/nS2，制备纳米纤维膜：取PVA-co-PE纳米纤维悬浮液涂覆在PP表面，制备得到纳米纤维膜；/nS3，制备水相溶液：取多元胺单体、十二烷基磺酸钠、樟脑磺酸、三乙胺、尿素与有机溶剂混合，得到混合溶液；将步骤S1中的所述二氧化硅纳米结构加入到所述混合溶液中，得到水相溶液；/nS4，制备油相溶液：取均苯三甲酰氯单体溶解到正己烷中，制备得到油相溶液；/nS5，制备聚酰胺复合反渗透膜：取步骤S2制备的所述纳米纤维膜浸渍于所述步骤S3的水相溶液中反应10min左右，除去多余的水相溶液，再加入所述步骤S4的油相溶液，发生界面聚合反应，反应100s，除去多余的油相溶液，取出并烘干，控制温度为80℃的条件下烘培10min，得到含二氧化硅纳米结构的聚酰胺复合反渗透膜。/n

【技术特征摘要】
1.一种聚酰胺复合反渗透膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，采用手性氨基酸小分子为模板制备二氧化硅纳米结构备用；
S2，制备纳米纤维膜：取PVA-co-PE纳米纤维悬浮液涂覆在PP表面，制备得到纳米纤维膜；
S3，制备水相溶液：取多元胺单体、十二烷基磺酸钠、樟脑磺酸、三乙胺、尿素与有机溶剂混合，得到混合溶液；将步骤S1中的所述二氧化硅纳米结构加入到所述混合溶液中，得到水相溶液；
S4，制备油相溶液：取均苯三甲酰氯单体溶解到正己烷中，制备得到油相溶液；
S5，制备聚酰胺复合反渗透膜：取步骤S2制备的所述纳米纤维膜浸渍于所述步骤S3的水相溶液中反应10min左右，除去多余的水相溶液，再加入所述步骤S4的油相溶液，发生界面聚合反应，反应100s，除去多余的油相溶液，取出并烘干，控制温度为80℃的条件下烘培10min，得到含二氧化硅纳米结构的聚酰胺复合反渗透膜。


2.根据权利要求1所述的一种聚酰胺复合反渗透膜的制备方法，其特征在于：在步骤S3中，所述水相溶液中所述多元胺单体的质量百分比含量为0.1～5.5％，所述十二烷基磺酸钠的质量百分比含量为0.05～1.5％，所述樟脑磺酸的质量百分比含量为0.1～6％，所述三乙胺的质量百分比含量为0.1～4％，所述尿素的质量百分比含量为0.1～15％，所述有机溶剂的质量百分比为1～30％，所述二氧化硅纳米结构的质量百分比含量为0.01～5％。


3.根据权利要求1所述的一种聚酰胺复合反渗透膜的制备方法，其特征在于：所述二氧化硅纳米结构为长度为1nm～2um，直径为1nm～500nm的手性孔道纳米二氧化硅，孔径为1～200nm，直径为1～500nm的手性结构二氧化硅、直径为1nm～1um的纳米二氧化硅实心球、直径为1nm～1um的纳米二氧化硅空心球、二氧化硅纳米棒中的一种或多种。


4.根据权利要求3所述的一种聚酰胺复合反渗透膜的制备方法，其特征在于：所述手性孔道纳米二氧化硅的制备方法包括如下步骤：
将手性氨基酸小分子溶解在去离子水溶液中，然后加入四甲基氢氧化铵，加热溶解，最后加入TEOS，预设温度下搅拌1～3h，最后用浓盐酸和乙醇洗涤...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈媛丽，王栋，刘轲，查新林，刘念，郭启浩，
申请(专利权)人：武汉纺织大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42