一种有机无机杂化超滤膜及其制备方法技术

本申请提供一种有机无机杂化膜及其制备份方法，其成膜基材，壳聚糖，致孔剂，通量改进剂以及阻垢改性剂，其中成膜基材为纳米表面支接改性氟化

【技术实现步骤摘要】
一种有机无机杂化超滤膜及其制备方法


[0001]本专利技术属于超滤膜领域，具体涉及一种有机无机杂化超滤膜及其制备方法
。

技术介绍

[0002]现有技术中，世界人口上升，淡水资源利用率低，对海水进行淡化后，可作为世界最大的淡水资源，但海水淡化过程中，现有超滤膜表面容易发生无机污染，即在超滤膜表面结垢，阻塞超滤膜膜孔，使得海水淡化无法进行，需频繁更换超滤膜，进而导致海水淡化成本显著提升，现有技术中常通过添加阻垢剂减少超滤膜表面的结垢情况，但阻垢剂性能有限，随着海水内各种无机离子浓度增高，超滤膜表面结垢速度增快，超滤膜的消耗量增大，不利于海水淡化的持续进行，现急需作出改进
。

技术实现思路

[0003]本专利技术第一个目的是为了解决现有技术中，海水淡化过程中，超滤膜表面存在无机污染的情况，现有阻垢剂性能有限，随着海水淡化的进行，超滤膜表面仍会结垢，阻碍海水淡化进程，需频繁更换超滤膜，增加海水淡化成本的技术问题，提出一种有机无机杂化超滤膜；
[0004]本申请的第二个目的是提供一种有机无机杂化超滤膜的制备方法；
[0005]本申请的第三个目的是提供一种有机无机杂化超滤膜在淡化海水方面的应用
。
[0006]为了达到第一个目的，本申请采用如下方案：
[0007]一种有机无机杂化超滤膜，按重量组分计，由以下组分组成：
[0008][0009]所述成膜基材为纳米表面支接改性氟化
β
沸石；
[0010]所述通量改性剂，按重量份数计，由以下组分组成：
[0011]两亲性嵌段共聚物
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ5‑
10
份
[0012]纳米硅基介孔材料
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ5‑8份；
[0013]所述阻垢改性剂，按重量份数计，由以下组分组成：
[0014]羧基碳量子点
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
10
‑
15
份
[0015]纤维素溶液
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ5‑8份
。
[0016]优选的，所述纳米表面支接改性氟化
β
沸石的制备方法，包括以下步骤：
[0017]步骤
101.
将
β
沸石投入马弗炉在震动频率
100
‑
250hz
，
600
‑
700℃
的条件下，活化
3.5h
后，即得活化
β
沸石；
[0018]步骤
102.
将活化
β
沸石，丙基丙烯酰氧硅烷，
N,N
‑
二甲基酰胺按质量比8‑
12
：2：3依次投入反应釜中，在
100
‑
200rpm
的条件下搅拌
10
‑
20min
后，逐滴滴入
DPPH
，以1‑
5ml/min
的速率通入
F2,140℃
油浴条件下，反应
12
‑
24h
后，即得氟化
β
沸石前体；
[0019]步骤
103.
将步骤
102
中得到的氟化
β
沸石前体，
GMA
，苯以及重氮异丁腈按质量比5‑
10
：2‑4：1：1依次投入磁力搅拌釜中，在
60
‑
75℃
，
1800
‑
2100rpm
的条件下，反应
10
‑
15h
后，乙酸乙酯洗涤干燥后，投入球磨机球磨至
10
‑
200nm
，即得纳米表面支接改性氟化
β
沸石
。
[0020]优选的，所述步骤
101
中
β
沸石的制备方法，包括以下步骤：
[0021]步骤
201.
将四乙基氢氧化铵溶液
(18
‑
25w
％
)
，
SiO2粉末，以及
Al
粉按质量比
1:5
‑8：2投入搅拌釜中，在室温，
1000
‑
1800rpm
的条件下，搅拌1‑
3h
，即得沸石前体溶胶；
[0022]步骤
202.
将步骤
201
中得到的沸石前体溶胶投入高压反应釜中，在
300
‑
500atm
，
100
‑
200℃
的条件下，反应6‑
12h
后，冷却过滤后，即得
β
沸石前体；
[0023]步骤
203.
将步骤
202
中得到的
β
沸石前体，投入马弗炉中以
10
‑
15℃/min
的升温速率，升温至
850
‑
990℃
，煅烧
10
‑
12h
后，在
125℃
油浴，
100
‑
250rpm
的条件下，搅拌
12
‑
15h
后，冷却至室温后，即得
β
沸石
。
[0024]实际实施过程种，选用纳米表面支接改性氟化
β
沸石具有以下优点：
[0025]其一，氟化
β
沸石具有大量的微孔和介孔结构，具有较大的比表面积和孔容量，能够有效吸附海水中的盐分和杂质，纳米表面支接改性可以为超滤膜表面提供结合位点，使得超滤膜表面结合氢键，使超滤膜对海水中的无机杂质离子具有斥力，加压淡化海水的过程中，无机杂质离子的截留率提升，进一步增加氟化
β
沸石的吸附性能，使得海水淡化进行可持续进行；
[0026]其二，
β
沸石氟化后，其内的微孔和介孔结构可以通过分子筛效应，且具有强吸电子能力，可通过氢键驱动海水中的纯水向超滤膜的另一侧移动，截留海水中的无机杂质离子，且与表面支接的阻垢改性剂配合后，一方面，超滤膜表面对海水中的杂质离子具有斥力，超滤膜表面不易被无机污染物污染，不易形成水垢，另一方面阻垢改性剂进一步使得无机污染物在超滤表面辅佐能力降低，无法增生，配合间歇式增压海水淡化法，可有提升超滤膜的阻垢率，使得海水淡化进行可持续进行
。
[0027]优选的，所述两亲性嵌段共聚物的制备方法包括以下步骤：
[0028]步骤
301.
将聚丙乙醇，乙醇钠，烯丁基氯按质量比
3:2:5
投入搅拌釜中在
40<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种有机无机杂化超滤膜，其特征在于，按重量组分计，由以下组分组成：所述成膜基材为纳米表面支接改性氟化
β
沸石；所述通量改性剂，按重量份数计，由以下组分组成：两亲性嵌段共聚物5‑
10
份纳米硅基介孔材料5‑8份；所述阻垢改性剂，按重量份数计，由以下组分组成：羧基碳量子点
10
‑
15
份纤维素溶液5‑8份
。2.
根据权利要求1所述的一种有机无机杂化超滤膜，其特征在于，所述纳米表面支接改性氟化
β
沸石的制备方法，包括以下步骤：步骤
101.
将
β
沸石投入马弗炉在震动频率
100
‑
250hz
，
600
‑
700℃
的条件下，活化
3.5h
后，即得活化
β
沸石；步骤
102.
将活化
β
沸石，丙基丙烯酰氧硅烷，
N,N
‑
二甲基酰胺依次投入反应釜中，在
100
‑
200rpm
的条件下搅拌
10
‑
20min
后，逐滴滴入
DPPH
，通入
F2,140℃
油浴条件下，反应
12
‑
24h
后，即得氟化
β
沸石前体；步骤
103.
将步骤
102
中得到的氟化
β
沸石前体，
GMA
，苯以及重氮异丁腈依次投入磁力搅拌釜中，在
60
‑
75℃
，
1800
‑
2100rpm
的条件下，反应
10
‑
15h
后，乙酸乙酯洗涤干燥后，投入球磨机球磨至
10
‑
200nm
，即得纳米表面支接改性氟化
β
沸石
。3.
根据权利要求2所述的一种有机无机杂化超滤膜，其特征在于，所述步骤
101
中
β
沸石的制备方法，包括以下步骤：步骤
201.
将四乙基氢氧化铵溶液
(18
‑
25w
％
)
，
SiO2粉末，以及
Al
粉投入搅拌釜中，在室温，
1000
‑
1800rpm
的条件下，搅拌1‑
3h
，即得沸石前体溶胶；步骤
202.
将步骤
201
中得到的沸石前体溶胶投入高压反应釜中，在
300
‑
500atm
，
100
‑
200℃
的条件下，反应6‑
12h
后，冷却过滤后，即得
β
沸石前体；步骤
203.
将步骤
202
中得到的
β
沸石前体，投入马弗炉中以
10
‑
15℃/min
的升温速率，升温至
850
‑
990℃
，煅烧
10
‑
12h
后，在
125℃
油浴，
100
‑
250rpm
的条件下，搅拌
12
‑
15h
后，冷却至室温后，即得
β
沸石
。4.
根据权利要求1所述的一种有机无机杂化超滤膜，其特征在于，所述两亲性嵌段共聚物的制备方法包括以下步骤：步骤
301.
将聚丙乙醇，乙醇钠，烯丁基氯投入搅拌釜中，在
40
‑
60℃
，
100
‑
300rpm
的条件
下，反应
10
‑
30min
后，在
113.5℃
的条件下，冷凝回流3‑
5h
，即得组分
A
；步骤
302.
将步骤
301
中制备得到的组分
A
，六甲氧基硅烷，异丙醇按质量比3‑7：1：3，依次投入反应釜中，在
30
‑
50℃
，
50
‑
200rpm
的条件下，搅拌
10
‑
20min
后，减压蒸馏
19min
即得组分
B
；步骤
303.
步骤
302
中得到的组分
B
，聚乙二醇
(M
n
＝
1100
‑
1500)
，二甲基甲酰胺，以及冰乙酸按体积比5‑
15
：2‑...

【专利技术属性】
技术研发人员：易建华，
申请(专利权)人：广东诚刻新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：