本发明专利技术公开了一种喷涂辅助构筑双中间层正渗透复合膜及其制备方法，首先通过静电纺丝制备纳米纤维多孔支撑层，然后通过抽滤和喷涂依次在纳米纤维多孔支撑层表面形成PDA/ZIFs第一中间层和PDA/ZIFs第二中间层，最后通过界面聚合在第二中间层表面生成聚酰胺层。通过调控纤维多孔支撑层孔径、ZIFs粒径，第一中间层和第二中间层中PDA/ZIFs的负载量，优化纳米纤维支撑层的孔隙结构和表面粗糙度，控制聚酰胺层厚度，增加支撑层与活性层之间的结合作用，在一定程度上消除内浓差极化对膜渗透性能的影响。影响。影响。
【技术实现步骤摘要】
一种喷涂辅助构筑双中间层正渗透复合膜及其制备方法
[0001]本专利技术属于正渗透膜制备
，具体涉及一种喷涂辅助构筑双中间层正渗透复合膜的制备方法。
技术介绍
[0002]作为一种新兴的膜分离技术，正渗透技术的早期研究多集中在食品工程、水处理及能源领域的潜在应用。理想的正渗透膜需要一个致密，超薄的分离层，实现较高的溶质截留效果；一个高孔隙率、尽可能薄、亲水的、低结构参数的支撑层，具有高机械强度和化学稳定性，维持长期运行和内浓差极化现象较轻；膜表面亲水，增加水通量，降低结垢倾向。
[0003]目前，正渗透膜的渗透性能主要受制于浓差极化、膜污染、驱动溶液等因素。其中，在正渗透过程中外浓差极化(ECP)及内浓差极化(ICP)现象均会显著降低正渗透膜的渗透性能。外浓差极化可以通过优化膜组件内的水力条件抑制或消除，然而多孔支撑层造成的内浓差极化却在一定程度上难以消除。随着水从料液侧通过膜的选择分离层进入多孔支撑层，选择分离层和多孔支撑层接触面的驱动液被稀释，极大地降低了渗透驱动力。因此，优化支撑层的结构参数对降低浓差极化和提高膜效率具有重要意义。通过静电纺丝技术制备高孔隙率、可设计性的纳米纤维支撑层是制备正渗透复合膜的最佳选择，并可通过对支撑层与活性层的结构进行优化，进而达到最小的传质阻力。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的在于提供一种喷涂辅助构筑双中间层正渗透复合膜的制备方法，旨在解决目前正渗透膜在海水淡化中存在水通量低、内浓差极化严重和汲取液盐溶质反向扩散的问题。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0006]喷涂辅助构筑双中间层正渗透复合膜，包括从下向上依次设置的纳米纤维多孔支撑层、双中间层和聚酰胺分离层，其中，纳米纤维多孔支撑层为静电纺丝制备的纳米纤维膜，双中间层包括PDA/ZIFs第一中间层和PDA/ZIFs第二中间层，通过抽滤将第一中间层PDA/ZIFs混合分散液沉积在纳米纤维多孔支撑层表面，形成PDA/ZIFs第一中间层，以及通过喷涂将第二中间层PDA/ZIFs混合分散液沉积在PDA/ZIFs第一中间层表面，形成的PDA/ZIFs第二中间层，PDA/ZIFs第一中间层中所用ZIFs粒子平均粒径为m，PDA/ZIFs第二中间层中所用ZIFs粒子平均粒径为n，纳米纤维多孔支撑层表面平均孔径为x，沉积第一中间层后膜表面平均孔径为y，
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250≥m
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x≥550，
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250≥n
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y≥550，第一中间层的负载量为15.92μg/cm2～84.6μg/cm2，第二中间层的负载量为31.84μg/cm2～95.52μg/cm2。
[0007]一种喷涂辅助构筑双中间层复合膜正渗透的制备方法，包括如下步骤：
[0008](1)将聚合物加入到有机溶剂中，配置纺丝液，启动静电纺丝机，纺丝液静置脱泡，抽入注射器内，设定静电纺丝的参数，静电纺丝制备纳米纤维支撑层膜，烘干后在热压板上进行热压处理得到纳米纤维多孔支撑层；
[0009]具体地，所述聚合物包括但不限于聚砜、聚醚砜或聚丙烯腈等，所述有机溶剂包括但不限于N,N二甲基乙酰胺、N,N二甲基甲酰胺或N甲基吡咯烷酮等。
[0010](2)用去离子水配置ZIFs纳米材料和十二烷基磺酸钠的混合溶液，混合溶液分散均匀，将盐酸多巴胺和Tris
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HCl缓冲液依次加入混合溶液中，反应生成聚多巴胺PDA，PDA包覆在ZIFs纳米材料表面，得到第一中间层PDA/ZIFs混合分散液，采用相同的方法制备第二中间层PDA/ZIFs混合分散液；
[0011](3)将步骤(1)中得到的纳米纤维多孔支撑层浸泡于乙醇水溶液中，然后移取第一中间层PDA/ZIFs分散液加入乙醇水溶液进行稀释，通过抽滤将稀释后的分散液均匀的沉积在纳米纤维多孔支撑层表面形成PDA/ZIFs第一中间层，再用喷枪将第二中间层PDA/ZIFs分散液喷涂在PDA/ZIFs第一中间层表面形成PDA/ZIFs第二中间层，之后取出真空干燥备用；纳米纤维多孔支撑层表面孔径为1450
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3500nm，PDA/ZIFs第一中间层中所用ZIFs粒子平均粒径为1800
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2300nm；PDA/ZIFs第二中间层中所用ZIFs粒子平均粒径为800
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1200nm。
[0012](4)在PDA/ZIFs第二中间层表面通过界面聚合制备聚酰胺层，即得到所述的双中间层复合正渗透膜。
[0013]具体地，聚酰胺分离层由水相单体(间苯二胺、哌嗪)和油相单体(均苯三甲酰氯)通过界面聚合制备而成。
[0014]具体地，步骤(2)中的ZIFs纳米材料包括但不限于ZIF
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8、ZIF
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NH2、ZIF
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67、ZIF
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90等纳米颗粒，由金属前体和咪唑配体反应制备。
[0015]优选地，所述ZIFs纳米材料为ZIF
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8，其具体制备方法为：将六水合硝酸锌和2
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甲基咪唑分别溶于水中，超声分散，磁力搅拌至溶解，将六水合硝酸锌溶液逐滴缓慢加入到2
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甲基咪唑溶液中，并在室温下反应24h后将混合溶液离心、洗涤。干燥，研磨得到白色固体粉末ZIF
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8。
[0016]优选地，用去离子水配置ZIF
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8纳米材料和十二烷基磺酸钠的混合溶液，混合溶液中ZIF
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8纳米材料和十二烷基磺酸钠的浓度分别为0.2g/L和1g/L，混合溶液分散均匀，将盐酸多巴胺和Tris
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HCl缓冲液依次加入混合溶液中，在40℃条件下搅拌36h，得到第一中间层PDA/ZIFs混合分散液，采用相同的方法制备第二中间层PDA/ZIFs混合分散液，将步骤(1)中得到的纳米纤维多孔支撑层浸泡于乙醇水溶液中，然后移取1
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5mL第一中间层PDA/ZIFs分散液加入乙醇水溶液进行稀释，通过抽滤将稀释后的分散液均匀的抽到纳米纤维多孔支撑层表面，再用喷枪喷涂2
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6mL第二中间层PDA/ZIFs分散液，之后取出真空干燥备用，纳米纤维多孔支撑层的平均孔径为1450nm，涂覆PDA/ZIFs第一中间层后膜表面孔径为750
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1250nm，第一中间层PDA/ZIFs混合分散液中ZIF
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8的平均粒径范围为2000nm，第二中间层PDA/ZIFs混合分散液中ZIF
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8的平均粒径为1000nm，第一中间层的负载量为15.92
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84.6μg/cm2，第二中间层的负载量为31.84
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159.2μg/cm2。
[0017]本专利技术首先以聚醚砜为膜材料通过静电纺丝技术制备高孔隙率的纳米纤维支撑层，减少正渗透过程中的内浓差极化现象，降低膜的传质阻力，有效提高水通量，然后采本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种喷涂辅助构筑双中间层正渗透复合膜，其特征在于，包括从下向上依次设置的纳米纤维多孔支撑层、双中间层和聚酰胺分离层，其中，纳米纤维多孔支撑层为静电纺丝制备的纳米纤维膜，双中间层包括PDA/ZIFs第一中间层和PDA/ZIFs第二中间层，通过抽滤将第一中间层PDA/ZIFs混合分散液沉积在纳米纤维多孔支撑层表面，形成PDA/ZIFs第一中间层，以及通过喷涂将第二中间层PDA/ZIFs混合分散液沉积在PDA/ZIFs第一中间层表面，形成的PDA/ZIFs第二中间层，PDA/ZIFs第一中间层中所用ZIFs粒子平均粒径为m，PDA/ZIFs第二中间层中所用ZIFs粒子平均粒径为n，纳米纤维多孔支撑层表面平均孔径为x，沉积第一中间层后膜表面平均孔径为y，
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250≥m
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x≥550，
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250≥n
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y≥550，第一中间层的负载量为15.92μg/cm2～84.6μg/cm2，第二中间层的负载量为31.84μg/cm2～95.52μg/cm2。2.一种权利要求1所述喷涂辅助构筑双中间层复合膜正渗透的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将聚合物加入到有机溶剂中，配置纺丝液，启动静电纺丝机，纺丝液静置脱泡，抽入注射器内，设定静电纺丝的参数，静电纺丝制备纳米纤维支撑层膜，烘干后在热压板上进行热压处理得到纳米纤维多孔支撑层；(2)用去离子水配置ZIFs纳米材料和十二烷基磺酸钠的混合溶液，混合溶液分散均匀，将盐酸多巴胺和Tris
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HCl缓冲液依次加入混合溶液中，反应生成聚多巴胺PDA，PDA包覆在ZIFs纳米材料表面，得到第一中间层PDA/ZIFs混合分散液，采用相同的方法制备第二中间层PDA/ZIFs混合分散液；(3)将步骤(1)中得到的纳米纤维多孔支撑层浸泡于乙醇水溶液中，然后移取第一中间层PDA/ZIFs分散液加入乙醇水溶液进行稀释，通过抽滤将稀释后的分散液均匀的沉积在纳米纤维多孔支撑层表面形成PDA/ZIFs第一中间层，再用喷枪将第二中间层PDA/ZIFs分散液喷涂在PDA/ZIFs第一中间层表面形成PDA/ZIFs第二中间层，之后取出真空干燥备用；纳米纤维多孔支撑层表面孔径为1450
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3500nm，PDA/ZIFs第一中间层中所用ZIFs粒子平均粒径为1800
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2300nm；PDA/ZIF...
【专利技术属性】
技术研发人员：马准，刘颖，王群，王小濛，李媛欣，郭艳艳，徐冬梅，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：
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