一种基于有机-无机纳米粒子的荷电复合纳滤膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于有机

【技术实现步骤摘要】
一种基于有机
‑
无机纳米粒子的荷电复合纳滤膜及其制备方法


[0001]本专利技术属于膜
，特别涉及一种基于有机
‑
无机纳米粒子的荷电复合纳滤膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着人类生活和工业的发展，单/多价离子的选择性分离在能源、化工、环境等领域正越来越受到重视。纳滤技术作为一种高效节能且环境友好的离子分离方法，正越来越受到关注，并不断得到发展与应用。作为纳滤技术的核心，纳滤膜内具有纳米渗透通道，通道的尺寸在0.5
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2.0nm之间，可在相对较低的工作压力驱动下，通过尺寸筛分效应和电荷效应对单/多价离子进行选择性分离。在单/多价离子的分离过程中，尺寸相对较小的单价离子和水分子在膜内纳米渗透通道中的传输速率相对较高，而尺寸相对较大的多价离子的传输速率相对较低，导致不同价态的离子透过膜的速率产生差异，从而实现选择性分离。当通道荷电时，其对带有同号电荷的单价离子的静电排斥力弱，而对带有同号电荷的多价离子的静电排斥力强，可以进一步提高其对单/多价离子的选择性。所以，在纳滤膜中构本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于有机
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无机纳米粒子的荷电复合纳滤膜，其特征在于，所述纳滤膜由纳滤功能层和表面带有反应基团的支撑层交联构成，其中纳滤功能层由离子型两亲聚合物纳米粒子和无机纳米粒子交联组成，无机纳米粒子在离子型两亲聚合物纳米粒子的组装阵列中均匀分布，形成有机
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无机复合微结构，所述离子型两亲聚合物纳米粒子相互交联，且无机纳米粒子与离子型两亲聚合物纳米粒子相互交联；所述支撑层通过其表面具有的反应基团与纳滤功能层中的离子型两亲性聚合物纳米粒子和无机纳米粒子交联；所述支撑层的材质为聚砜或聚醚砜，其表面可反应基团为羟基、氨基、环氧基中的一种或多种。2.根据权利要求1所述的基于有机
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无机纳米粒子的荷电复合纳滤膜，其特征在于，所述的支撑层为孔径在5
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50nm的大孔膜，截留分子量为5万
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50万Da；所述纳滤功能层厚度为100
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300nm，功能层内孔径在0.5
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2nm之间、截留分子量在在200
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2000Da之间。3.一种权利要求1或2所述的基于有机
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无机纳米粒子的荷电复合纳滤膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1)离子型两亲性聚合物纳米粒子乳液的制备1a)双键型疏水单体和双键型亲水单体通过自由基聚合得到离子型两亲性聚合物纳米粒子乳液，其中，所述的双键型亲水单体为阴离子型双键单体或阳离子型双键单体；所述的双键型疏水单体、双键型亲水单体中至少有一种为交联单体；或者，1b)双键型疏水单体、双键型亲水单体、交联单体通过自由基聚合得到离子型两亲性聚合物纳米粒子乳液，其中，所述的双键型亲水单体为阴离子型双键单体或阳离子型双键单体；所述的交联单体为包含羟基酯结构或叔胺、羟基、环氧基可交联反应基团的双键型单体；步骤1)中，双键型亲水单体为阴离子型双键单体时，制备得到阴离子型两亲性聚合物纳米粒子乳液，双键型亲水单体为阳离子型双键单体时，制备得到阳离子型两亲性聚合物纳米粒子乳液；2)离子型两亲性聚合物纳米粒子乳液中添加多孔无机纳米粒子、分散剂、浸润剂得到涂覆液；10
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40℃下，在表面带有反应基团的支撑层上涂覆所述涂覆液；所述多孔无机纳米粒子的内部孔道壁以及外表面分布有荷电离子基团和可反应基团，其中多孔无机纳米粒子的荷电离子基团与步骤1)中选择的双键型亲水单体带相同的电荷；所述涂覆液中，多孔无机纳米粒子的质量百分比为0.1wt％
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20wt％，离子型两亲性聚合物纳米粒子的质量百分比为0.1wt％
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30wt％；3)采用气体吹扫使分散剂挥发实现聚合物纳米粒子间的组装；4)60
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100℃下热处理2
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30min，使纳米粒子间交联形成致密的荷电纳滤功能皮层，使支撑层通过其表面具有的反应基团与纳米粒子间交联，得到荷电复合纳滤膜。4.根据权利要求3所述的基于有机
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无机纳米粒子的荷电复合纳滤膜的制备方法，其特征在于，所述的双键型疏水单体为丙烯腈、苯乙烯、含氯单体、含氟单体和丙烯酸酯类单体中的一种或多种，其中，含氯单体选自氯乙烯、偏二氯乙烯、1,2
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二氯乙烯、三氯乙烯或四氯乙烯；含氟单体选自氟乙烯、偏二氟乙烯、1,2
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二氟乙烯、三氟乙烯或四氟乙烯；丙烯酸酯类单体选自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸
‑2‑
乙基己酯、丙烯酸正辛酯、丙烯酸癸酯、丙烯酸
‑2‑
羟基乙酯、丙烯酸
‑2‑
羟基丙酯，所述双键型疏水单体占单体总质量的40wt％
‑
70wt％。
5.根据权利要求3所述的基于有机
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无机纳米粒子的荷电复合纳滤膜的制备方法，其特征在于，所述的阴离子型双键单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、衣康酸、乙烯基磺酸、苯乙烯磺酸、丙烯磺酸、烯丙...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱宝库，喻文翰，邱泽霖，方立峰，田华，沈宇杰，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：