一种分离阴离子盐的高选择性分离膜的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种分离阴离子盐的高选择性分离膜的制备方法，包括以下步骤，（1）将表面活性剂和多孔有机分子笼溶解在水中，配制成主客体溶液，在搅拌温度为30~50℃的条件下搅拌2~10h，离心、洗涤，得到表面活性剂和多孔有机分子笼的超分子络合物；（2）将上述超分子络合物、酸吸收剂和余量的水混合，配制成水相溶液；（3）将支撑膜与水相溶液接触，得到吸附有超分子络合物的支撑膜；（4）将吸附有超分子络合物的支撑膜与含有二元及以上酰氯分子的有机相溶液接触，发生界面聚合反应。本发明专利技术采用上述结构的一种分离阴离子盐的高选择性分离膜的制备方法，以解决传统纳滤膜材料的一价/二价阴离子盐选择性较低难以达到工业盐纯度需求的问题。题。题。

【技术实现步骤摘要】
一种分离阴离子盐的高选择性分离膜的制备方法


[0001]本专利技术涉及纳滤膜分离
，特别是涉及一种分离阴离子盐的高选择性分离膜的制备方法。

技术介绍

[0002]NaCl/Na2SO4无机盐混合物溶液的分离在浓盐水回用、氯碱盐水脱硝、水软化和有害离子去除等领域具有巨大的应用需求。海水淡化厂浓缩水、污水处理厂出口水以及矿产开采加工行业的含盐废水等主要成分为NaCl、NaCl/Na2SO4等盐，工业应用价值低，需要对其进行一价/二价盐分离，以提高产品盐纯度。氯碱生产行业的废水中含有高浓度的Na
+
、Cl
‑
和SO
42
‑
离子，采用合理的处理技术回收Na2SO4和水，将实现资源循环利用。
[0003]纳滤膜分离技术是新兴的一价/二价无机盐溶液分离方法，在经济性和可操作性上具有广阔的应用潜力。高性能纳滤膜的制备是提高一价/二价无机盐分离效率的关键。纳滤膜的制备工艺主要有界面聚合法、层层自组装法和相转化法。商品纳滤膜一般由哌嗪和均苯三甲酰氯经过界面聚合制备而成的聚酰胺膜，对二价盐的截留率较高，但是其一价/二价无机盐选择性难以满足工业盐分离的需求。因此，为了能够实现NaCl/Na2SO4的高效和精确分离，需要开发具有一价盐通道的高选择性纳滤膜。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种分离阴离子盐的高选择性分离膜的制备方法，以解决上述传统纳滤膜材料的一价/二价阴离子盐选择性较低，难以达到工业盐纯度需求的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了一种分离阴离子盐的高选择性分离膜的制备方法，包括以下步骤：（1）将表面活性剂和多孔有机分子笼溶解在水中，配制成主客体溶液，在搅拌温度为30~50℃的条件下搅拌2~10h，离心、洗涤，得到表面活性剂和多孔有机分子笼的超分子络合物；所述主客体溶液中多孔有机分子笼的质量分数为0.1~2%，多孔有机分子笼与表面活性剂的摩尔比为1:1~1:10；（2）按照质量分数将0.1~2%的上述超分子络合物、0.1~2%酸吸收剂和余量的水混合，配制成水相溶液；（3）将支撑膜与水相溶液接触，得到吸附有超分子络合物的支撑膜；（4）将吸附有超分子络合物的支撑膜与含有二元及以上酰氯分子的有机相溶液接触，发生界面聚合反应；所述有机相溶液按照质量分数包括0.1~2%的有机相单体和余量的有机溶剂；（5）将上述步骤中得到的膜放于干燥箱中进行热处理，得到一价/二价无机盐分离膜。
[0006]优选的，所述表面活性剂选自十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、吐温20、十二烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵中的一种或几种。
[0007]更优选的，所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基三甲基溴化铵中的一种或多种。
[0008]优选的，所述多孔有机分子笼是由1,3,5
‑
苯三甲醛和1,2
‑
环己二胺通过脱水缩合和不饱和键加成反应的方法制备而成，为RCC1、RCC2、RCC3和RCC4中的一种或多种，窗口孔径为2~10
ꢀÅ
。
[0009]优选的，所述支撑膜选自截留分子量为10 kDa~50 kDa的聚合物多孔膜。
[0010]优选的，所述聚合物多孔膜的材料为聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚酰胺、聚丙烯腈、聚砜、聚醚砜、聚酰亚胺、聚四氟乙烯中的一种或多种。
[0011]优选的，所述酸吸收剂选自氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠中的一种或多种。
[0012]更优选的，所述酸吸收剂为碳酸钠和碳酸氢钠中的一种或多种。
[0013]优选的，所述二元及以上酰氯分子选自1,3,5
‑
苯三甲酰氯、辛二酰氯丙二酰氯、戊二酰氯、对苯二甲酰氯、1,7
‑
庚二酰氯、癸基二酰二氯、己二酰氯、癸二酰氯、壬二酰氯、1,3
‑
苯二磺酰氯、4,4'
‑
联苯二磺酰氯、4,4'
‑
氧二（苯甲酰氯）间苯二甲酰氯中的一种或多种。
[0014]更优选的，所述二元及以上酰氯分子选自1,3
‑
苯二磺酰氯、对苯二甲酰氯中的一种或多种。
[0015]优选的，所述有机溶剂选自正己烷、正庚烷、异己烷、环己烷、环庚烷、异庚烷中的一种或多种。
[0016]更优选的，所述有机溶剂选自正己烷和正庚烷中的一种或多种。
[0017]优选的，步骤（3）中，支撑膜与水相溶液接触操作为浸润或浸渍，接触时间为1~10 min，水相溶液的温度为15~40℃。
[0018]优选的，步骤（4）中，接触操作为浸润或浸渍，接触时间为1~10 min，有机相混合液的温度为15~40℃。
[0019]本专利技术的机理：本专利技术的主客体溶液中的表面活性剂可以通过疏水作用取代多孔有机分子笼内腔中的高能水分子，形成具有主客体相互作用的超分子络合物，以提高RCC3的水溶性和分散性，同时促进水相单体RCC3@DTAB向相界面扩散。进而，超分子络合物中多孔有机分子笼的氨基基团和二元及以上酰氯分子的酰氯基团通过界面聚合反应，形成具有有序、多孔、拓扑结构的超分子分离膜。其中，多孔有机分子笼的窗口直径可以发挥一价离子和水分子的传递通道，发挥NaCl/Na2SO4选择性分离的功能。超分子分离膜表面可以通过分离层膜孔径排斥半径较大、水合能较高的水合离子，与Na
+
和Cl
‑
等一价水合离子相比，SO
42
‑
和Mg
2+
等二价水合离子具有更大的水合离子半径和更稳定的水合层结构，在跨膜传递时水合层不易脱落，空间位阻相对较大，膜通道仅允许水分子和一价离子（Na
+
和Cl
‑
）透过。因此，本专利技术的超分子分离膜具有一价/二价盐高效分离的超分子通道，从而具备高渗透通量和一价/二价盐选择性。
[0020]多孔有机分子笼的种类和浓度、表面活性剂的种类和浓度、二元及以上酰氯分子的种类和浓度与形成的超分子膜的结构有关。通过添加酸接收剂可以调节水相溶液的pH值，促进多孔有机分子笼和二元及以上酰氯分子的聚合反应。所制备的分离膜表面带负电，对阴离子（Cl
‑
、SO
42
‑
）具有较强的排斥作用，可以促进一价/二价阴离子盐的分离（NaCl/Na2SO4等）。静电排斥强度主要取决于离子携带的电荷总量。与Cl
‑
等一价水合离子相比，SO
42
‑
等二价离子携带更多的电荷，所以具有更大的静电排斥作用。因此，分离膜的Na2SO4截
留率高于NaCl。
[0021]因此，本专利技术采用上述结构的一种NaCl/Na2SO4高选择性分离膜的制备方法，至少具有以下有益效果其中之一或其中一部分：（1）NaCl/Na2SO4高选择性分离膜的分离层稳定牢固，渗透通量大，具有良好的长期运行稳定性；（2）NaCl/Na2SO4选择性高，可以应用于浓本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分离阴离子盐的高选择性分离膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将表面活性剂和多孔有机分子笼溶解在水中，配制成主客体溶液，在搅拌温度为30~50℃的条件下搅拌2~10h，离心、洗涤，得到表面活性剂和多孔有机分子笼的超分子络合物；所述主客体溶液中多孔有机分子笼的质量分数为0.1~2%，多孔有机分子笼与表面活性剂的摩尔比为1:1~1:10；（2）按照质量分数将0.1~2%的上述超分子络合物、0.1~2%酸吸收剂和余量的水混合，配制成水相溶液；（3）将支撑膜与水相溶液接触，得到吸附有超分子络合物的支撑膜；（4）将吸附有超分子络合物的支撑膜与含有二元及以上酰氯分子的有机相溶液接触，发生界面聚合反应；所述有机相溶液按照质量分数包括0.1~2%的有机相单体和余量的有机溶剂；（5）将上述步骤中得到的膜放于干燥箱中进行热处理，得到一价/二价无机盐分离膜。2.根据权利要求1所述一种分离阴离子盐的高选择性分离膜的制备方法，其特征在于：所述表面活性剂选自十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、吐温20、十二烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵中的一种或几种。3.根据权利要求1所述一种分离阴离子盐的高选择性分离膜的制备方法，其特征在于：所述多孔有机分子笼是由1,3,5
‑
苯三甲醛和1,2
‑
环己二胺通过脱水缩合和不饱和键加成反应的方法制备而成。4.根据权利要求1所述一种分离阴离子盐的高选择性分离膜的制备方法，其特征在于：所述支撑膜选自截留分子量为10 kDa~50 kDa的聚合...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵颂，王颖，王志，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：