一种基于多酚化MoS2中间层复合疏松纳滤膜制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种基于多酚化MoS2中间层复合疏松纳滤膜制备方法及其应用，该方法包括如下步骤：步骤1、将聚醚砜基底膜用去离子水清洗；步骤2、将多酚和MoS2溶液溶于去离子水超声剥离；步骤3、将多酚化MoS2纳米片溶液稀释后超声；步骤4、多酚化MoS2纳米片溶液沉积在PES基底膜上，负载多酚化MoS2纳米片基底膜固定在玻璃板上；步骤5、分别将内消旋

【技术实现步骤摘要】
一种基于多酚化MoS2中间层复合疏松纳滤膜制备方法及其应用


[0001]本专利技术属于处理纺织染料废水领域，具体涉及一种基于多酚化MoS2中间层复合疏松纳滤膜制备方法及其应用。

技术介绍

[0002]纺织染料废水成分复杂、浊度高、pH值高、可生化性差、处理量大、色度高，是工业废水中最难处理的废水之一。最重要的是，纺织染料废水中不仅有大量的活性染料还含有高浓度盐，这些盐一部分来自染料合成过程中的副产物，另一部分是为了提高纤维对染料的吸附性，需要添加无机盐来增加染料与织物的黏合度，其中NaCl和Na2SO4是染料废水中最常见的两种盐类，其在纺织染料废水中的浓度高达40～100g/L，使得传统的物理化学(如吸附法、活性污泥法、高级氧化法)和生物法等处理工艺复杂化。然而，这些难以在自然环境下降解的染料污染物如果被直接排放，不仅会对生态环境造成严重的污染还会造成资源浪费。从污水资源化利用的理念出发，染料废水处理不仅是传统去除，还需从废水中回收资源(包括盐和染料)，实现减污低排。
[0003]近几年在水处理技术中，膜分离技术因其效率高、能耗低、无污染等优点，广泛应用于工业水处理。纳滤(Nanofiltration，简称NF)技术作为一种以尺寸排斥和静电斥力为主要基础的选择性分离过程，常用于分离有机染料和多价离子，又因其效率高、能耗少且操作简便，更被广泛应用于环境水处理和海水淡化等工业过程中。纳滤技术的核心是纳滤膜，纳滤膜的分子量截止范围为200
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1000Da，但是传统致密纳滤膜对二价盐(如Na2SO4，MgSO4)具有很高的截留(60％
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98％)，不能使染料/盐有效分离。为了实现基于纳滤膜的染料/盐混合物分离，Vander Bruggen等在2004年提出了疏松纳滤膜(Loose Nanofiltration，LNF)的概念，LNF膜是一类具有纳滤(NF)和超滤(UF)边界孔径的膜，较NF膜具有疏松多孔结构，可以对分子量为500～2000Da范围的有机物/盐(如Na2SO4，MgSO4等二价盐)混合物进行有效分离。
[0004]目前制备LNF膜的方法包括表面接枝聚合法，相转化法，原位自组装法和界面聚合法。其中界面聚合(IP)法具有操作简单、反应条件温和，生产的复合膜种类多、产量大、应用广等优势。界面聚合法是利用高反应活性的具有双官能团或多官能团单体在两相界面处发生缩合反应而生成一层具有高度交联结构的薄膜。但是界面聚合法制备的传统纳滤膜在分离性能上会受到渗透性和选择性之间的权衡，这主要归因于在界面聚合过程中，基底膜上生成的活性薄膜层的固有性质。
[0005]为了解决上述难题，很多研究表明由纳米材料参与界面聚合法制备的复合纳滤膜在渗透性、机械稳定性和亲水性等性能方面都得到了极大的改善。然而，传统含有纳米材料的复合纳滤膜(TFN)由于纳米材料自身的团聚和与水相单体之间较差的相容性容易造成膜缺陷，使复合纳滤膜的水通量提高有限且截留率仅略有提高甚至降低。近年来有研究表明，引入纳米材料构筑中间层策略，可以极大突破界面聚合法制备的传统复合纳滤膜在分离性
能上受到的渗透性和选择性之间的权衡问题：显著提高水通量的同时改善选择性。目前，纳米颗粒、一维材料和二维材料等多种纳米材料已被报道用于中间层基构筑。其中二维纳米材料(如氧化石墨烯(GO)、二维金属有机框架(MOFs)和二硫化钼(MoS2)等)的层状结构不仅可以形成更规则的水流通道，而且亲水性纳米通道作为水通过的额外路径，可以降低膜的水力阻力，提高了水的渗透性和选择性，但纳滤膜对高价盐(如Na2SO4、MgSO4)仍有有很高的截留，不能使染料/盐有效分离。综上所述，相对于致密型中间层基纳滤膜，中间层基复合疏松型纳滤膜(TFNi)的研究相对较少，中间层基在复合疏松纳滤膜中的应用还需深入尝试，实现染料废水中的染料/盐高效分离。
[0006]另外，作为新兴材料代表，MoS2具有较高的机械性能，热稳定性和化学稳定，而且其结构无含氧基团的存在，可以降低水分子的运输阻力，还表现出结构稳定和表面光滑无摩擦的优异性能，可以用作纳米中间层序构材料。截至目前MoS2纳米片的合成方法已经取得了很大的进展，但实现低成本、尺寸小的少层MoS2纳米片的规模化生产一直是人们迫切希望的。已有的二维纳米片制备方法主要有两种：1)自下而上的方法，通过化学气相沉积和湿化学合成，使用各种前体来制备超薄二维纳米材料；2)自上而下的方法，将层状MoS2晶体直接剥离成单层或少层纳米片，主要有机械剥离法、超声剥离法、液体剥离法或化学剥离法，以摆脱层间微弱的范德华力，但大规模生产具有小横向尺寸的高质量单层二维纳米片仍然是一个很大的挑战。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供一种基于多酚化MoS2中间层复合疏松纳滤膜制备方法及其应用，解决了传统液相剥离出来的MoS2纳米片尺寸大、层数多和效率低的问题以及纳滤膜在渗透性和选择性之间长期存在的权衡的问题。
[0008]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种基于多酚化MoS2中间层复合疏松纳滤膜制备方法，包括如下步骤：
[0009]步骤1、将聚醚砜基底膜用去离子水清洗，得到PES基底膜。
[0010]步骤2、将多酚和MoS2溶液溶于去离子水中，得到混合溶液，采用双频超声对混合溶液进行超声剥离，双频超声的频率为25～40kHz；将超声后的溶液离心，取出离心后的上清液，得到多酚化MoS2纳米片溶液。
[0011]步骤3、将所述步骤2得到的多酚化MoS2纳米片溶液稀释后超声30分钟。
[0012]步骤4、取经过所述步骤3制备的多酚化MoS2纳米片溶液预沉积在步骤1的PES基底膜上，然后将负载多酚化MoS2纳米片的基底膜固定在玻璃板上。
[0013]步骤5、进行界面聚合过程：将内消旋
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赤藓醇和NaOH配制水相溶液，采用1,3,5
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苯三甲酰氯和正己烷配制有机相溶液，先倒入水相溶液浸渍所述步骤4中所得的负载多酚化MoS2纳米片的基底膜上表面，待浸泡结束后倒掉溶液，然后去除表面残留的溶液，再继续用有机相溶液浸泡，待浸泡结束后倒掉溶液，最后去除表面残留的有机相单体，得到复合疏松纳滤膜。
[0014][0015]步骤6、将步骤5中制备的复合疏松纳滤膜用去离子水清洗，制备得到多酚化MoS2中间层复合疏松纳滤膜。
[0016]优选地，步骤2中多酚选自天然植物多酚单宁酸、表没食子儿茶素没食子酸酯和白藜芦醇中的任意一种。
[0017]优选地，步骤2中多酚和MoS2的质量比为(1～2)：(2～1)。
[0018]优选地，步骤2中，所述双频超声中，细胞粉碎机的频率为25kHz，超声波清洗机的频率为40kHz；超声时间为1～2小时。
[0019]优选地，步骤2中离心转速为8000～10000rpm，离心时间为10～15分钟。
[0020]优选地，步骤2中得到的多酚化MoS2纳米片，其横向尺寸为50～100nm，厚度为1.25～1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多酚化MoS2中间层复合疏松纳滤膜制备方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1、将聚醚砜基底膜用去离子水清洗，得到PES基底膜；步骤2、将多酚和MoS2溶液溶于去离子水中，得到混合溶液，采用双频超声对混合溶液进行超声剥离，双频超声的频率为25～40kHz；将超声后的溶液离心，取出离心后的上清液，得到多酚化MoS2纳米片溶液；步骤3、将所述步骤2得到的多酚化MoS2纳米片溶液稀释后超声30分钟；步骤4、取经过所述步骤3制备的多酚化MoS2纳米片溶液预沉积在步骤1的PES基底膜上，然后将负载多酚化MoS2纳米片的基底膜固定在玻璃板上；步骤5、进行界面聚合过程：将内消旋
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赤藓醇和NaOH配制水相溶液，采用1,3,5
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苯三甲酰氯和正己烷配制有机相溶液，先倒入水相溶液浸渍所述步骤4中所得的负载多酚化MoS2纳米片的基底膜上表面，待浸泡结束后倒掉溶液，然后去除表面残留的溶液，再继续用有机相溶液浸泡，待浸泡结束后倒掉溶液，最后去除表面残留的有机相单体，得到复合疏松纳滤膜；步骤6、将步骤5中制备的复合疏松纳滤膜用去离子水清洗，制备得到多酚化MoS2中间层复合疏松纳滤膜。2.如权利要求1所述的基于多酚化MoS2中间层复合疏松纳滤膜制备方法，其特征在于，所述步骤2中多酚选自天然植物多酚单宁酸、表没食子儿茶素没食子酸酯和白藜芦醇中的任意一种。3.如权利要求1所述的基于多酚化MoS2中间层复合疏松纳滤膜制备方法，其特征在于，所述步骤2中多酚和MoS2的质量比为(1～2)：(2～...

【专利技术属性】
技术研发人员：何劲松，邓廷艳，安晓婵，刘燕，雷永佳，邹建美，
申请(专利权)人：四川农业大学，
类型：发明
国别省市：