一种二硫化钼量子点掺杂改性的复合纳滤膜的制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种二硫化钼量子点掺杂改性的复合纳滤膜的制备方法及其应用，属于纳滤膜的改性制备领域。本发明专利技术的制备方法为：在传统界面聚合法制备纳滤膜的基础上，通过在水相单体中添加亲水二硫化钼量子点，并控制纳米材料的添加比例，使用真空抽滤的方法使纳米材料沉积在基膜表面，使得制备得到的复合聚酰胺纳滤膜在中性水溶液具有大量的表面负电荷和强亲水性。制备得到的复合膜具有较低的截留分子量，而对钙镁离子截留率显著降低，同时水通量大幅度提高，在实际饮用水处理工程中可以大幅度降低能耗，具有广阔的应用前景。具有广阔的应用前景。具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种二硫化钼量子点掺杂改性的复合纳滤膜的制备方法及其应用


[0001]本专利技术涉及纳滤膜制备
，尤其涉及一种二硫化钼量子点掺杂改性的复合纳滤膜的制备方法及其应用。
技术背景
[0002]近年来，随着经济技术发展，人们对饮用水的质量需求显著提升，提供高品质水逐渐成为国内自来水厂的产水目标。传统的饮用水处理工艺对于小分子有机物去除效果不佳。在多种深度处理技术中，纳滤和反渗透技术被认为是具有高可靠性和稳定性的高品质水生产方法。与反渗透膜相比，纳滤膜水渗透通量更高、运行能耗更低，因此在饮用水处理等领域具有广泛的应用前景。一般将截留分子量在200
‑
1000Da范围内的分离膜统称为纳滤膜。选择合适截留分子量的纳滤膜，可以有效去除绝大多数有机污染物并提高产水效率。
[0003]根据处理对象的特征，通常可以通过选择适宜的截留分子量的纳滤膜来达到有效去除目标污染物的目的。但是，这些纳滤膜通常遵循如下规律：低截留分子量的纳滤膜具有相对小的孔径分布，水分子渗透性较差，同时具有高的Ca
2+
/Mg
2+
截留；而低Ca
2+
/Mg
2+
截留的纳滤膜具有偏大的截留分子量和孔径分布(图1)。针对于饮用水处理，适当降低Ca
2+
/Mg
2+
截留对于维持水质稳定和减少纳滤膜结垢是有利的，且可以保留部分对人体有益的钙镁元素。因此，开发具有“低截留分子量，高渗透通量并保持低Ca
2+
/Mg/>2+
截留”特征的纳滤膜在饮用水处理等领域具有巨大的现实应用价值。

技术实现思路

[0004]针对以上现状，本专利技术的目的在于提供一种二硫化钼量子点掺杂改性的复合纳滤膜的制备方法及其应用。该纳滤膜应用于水处理时能够在保证高硫酸盐离子截留率的同时达到低钙镁离子截留率及高水渗透通量的目标。
[0005]纳滤膜对大多数有机中性污染物的截留效果主要和截留分子量相关，截留分子量越低，尺寸筛分效果越好，截留率也越高。除尺寸筛分效应外，纳滤膜对无机带电离子的截留率还受道南效应和介电效应的影响，纳滤膜表面通常荷负电，电负性越大，对于阴离子的电荷排斥效应越明显，截留率越高，而对于钙镁等阳离子的电荷吸引效应也会随着增加，从而降低截留效果。而水分子主要通过膜表面及内部的细小空隙和通道透过，因此，纳滤膜表面和内部的孔径分布是影响水渗透通量的重要影响因素。
[0006]具体的，本专利技术首先提供了一种二硫化钼量子点掺杂改性的复合纳滤膜的制备方法，所述制备方法包括；以多孔支撑膜作为基底，将清洗后的基底固定后，再含有二硫化钼量子点的水相单体中浸润一定时间，之后除去多余液体得到二硫化钼量子点沉积的基膜，再将所述二硫化钼量子点沉积的基膜表面浸润在有机相单体溶液中进行界面聚合反应，反应后除去多余的液体，经过热处理后得到所述二硫化钼量子点掺杂改性的高渗透通量纳滤膜。
[0007]在本专利技术的一种实施方式中，所述方法具体包括：以多孔支撑膜作为基底，将清洗后的基底固定在真空抽滤装置中，倒入含有二硫化钼量子点的水相单体中浸润一定时间，之后通过真空抽滤的方法除去多余液体得到二硫化钼量子点沉积的基膜，再将所述二硫化钼量子点沉积的基膜表面在浸润有机相单体溶液中进行界面聚合反应，反应后倒掉多余的液体，并用正己烷溶液冲洗，经过热处理后得到所述二硫化钼量子点掺杂改性的高渗透通量纳滤膜。
[0008]在本专利技术的一种实施方式中，所述多孔支撑膜为聚醚砜超滤膜。
[0009]在本专利技术的一种实施方式中，所述聚醚砜超滤膜的孔径为5KDa～150KDa，优选为50KDa～150KDa。
[0010]在本专利技术的一种实施方式中，所述含有二硫化钼量子点的水相单体中，二硫化钼量子点的浓度为0.000625wt％～0.01wt％，优选为0.025wt％～0.01wt％；所述水相单体中还包括PIP水溶液，浓度为0.05wt％
‑
1wt％，优选为0.10wt％
‑
0.60wt％。
[0011]在本专利技术的一种实施方式中，所述二硫化钼量子点的尺寸为2
‑
10nm。
[0012]在本专利技术的一种实施方式中，所述二硫化钼量子点优选购自江苏先丰纳米材料科技有限公司，货号为XF186
‑
1，通过锂插层方法制备，具有丰富的表面缺陷位点和高比表面积。
[0013]在本专利技术的一种实施方式中，在水相单体中浸润时间为1
‑
10min，优选为2～10min，更优选为2～5min。
[0014]在本专利技术的一种实施方式中，所述有机相单体溶液为均苯三甲酰氯的正己烷溶液，均苯三甲酰氯的浓度为0.05wt％
‑
1wt％，优选为0.10wt％
‑
0.5wt％。
[0015]在本专利技术的一种实施方式中，所述界面聚合反应的时间为20
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300s，优选为40～80s。
[0016]在本专利技术的一种实施方式中，所述热处理为30
‑
90℃下处理5
‑
30min，优选为40
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60℃下热处理8
‑
12min。
[0017]本专利技术还提供了上述制备方法制备得到的高渗透通量纳滤膜。
[0018]本专利技术还提供了一种水处理装置，所述装置包含上述高渗透通量纳滤膜。
[0019]本专利技术还提供了一种水处理方法，所述方法以上述高渗透通量纳滤膜对水进行处理。
[0020]本专利技术还提供了上述高渗透通量纳滤膜在水处理过程中的应用。
[0021]本专利技术取得的有益效果：
[0022]本专利技术在传统界面聚合法制备纳滤膜的基础上，通过将高度亲水的二硫化钼量子点引入到水相单体中，参与界面聚合反应，构建纳米通道，并调控聚酰胺层表面特性，制备得到目标复合纳滤膜。本专利技术在界面聚合过程中引入亲水的纳米材料能在聚酰胺分离层内形成围绕该材料的亲水纳米通道，同时增强纳滤膜表面的负电荷密度，有利于实现高水通量并对增强介电效应。
[0023]本专利技术制备得到的纳滤膜应用于水处理时能够在保证高硫酸盐离子截留率及较低截留分子量的同时达到低钙镁离子截留率及高水渗透通量的目标，满足饮用水处理领域的要求。
附图说明
[0024]图1聚酰胺复合纳滤膜的截留分子量和MgCl2截留的关系。
[0025]图2为实施例1和比较例1～6的水通量。
[0026]图3为实施例1和比较例1～6对五种无机盐溶液的截留率。
[0027]图4为实施例1和比较例1的表面扫描电镜(SEM)和截面透射电镜(TEM)照片。
[0028]图5为实施例1和比较例6的截留分子量。
[0029]图6为实施例3得到的不同基膜和单体浓度条件下制备的聚酰胺纳滤膜渗透
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分离性能。
具体实施方式
[0030]以下结合实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二硫化钼量子点掺杂改性的复合纳滤膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括；以多孔支撑膜作为基底，将清洗后的基底固定后，再含有二硫化钼量子点的水相单体中浸润一定时间，之后除去多余液体得到二硫化钼量子点沉积的基膜，再将所述二硫化钼量子点沉积的基膜表面浸润在有机相单体溶液中进行界面聚合反应，反应后除去多余的液体，经过热处理后得到所述二硫化钼量子点掺杂改性的高渗透通量纳滤膜。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述多孔支撑膜为聚醚砜超滤膜。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述含有二硫化钼量子点的水相单体中，二硫化钼量子点的浓度为0.000625wt％～0.01wt％，优选为0.025wt％～0.01wt％；所述水相单体中还包括PIP水溶液，浓度为0.05wt％
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1wt％，优选为0.10wt％
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0.60wt％。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在水相单体中浸润时间为1
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【专利技术属性】
技术研发人员：刘彦伶，王小平，夏圣骥，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：