【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于膜分离，尤其涉及一种无机-有机共混超滤膜的制备方法。
技术介绍
1、膜分离是20世纪60年代后迅速崛起的一门分离新技术，该技术由于兼有分离、浓缩、纯化和精制的功能，又有高效、节能、环保、分子级过滤及过滤过程简单、易于控制等特征；因此，目前已广泛应用于食品、医药、生物、环保、化工、冶金、能源、石油、水处理、电子、仿生等领域，产生了巨大的经济效益和社会效益，成为当今分离科学中最重要的手段之一。
2、随着人口增长及工业化的快速发展，产生的生活污水及工业废水正在逐年剧增。膜分离技术具有简单、高效、节能、环保等优势，从而广泛地应用到污水废水的净化处理当中。然而，分离膜技术在实际的水处理应用中还存在很多问题，比如：渗透通量低，选择性差，易污染。这些缺陷不仅会降低水处理的效率，而且还会增大能源消耗及生产成本。
3、超滤膜的开发虽然在食品、医药、生物、环保、化工、水处理等各个领域上已经得到广泛的应用，但由于受基体材料及制膜工艺的影响，在其使用过程中仍然存在渗透通量低、选择性差、易污染的问题。而渗透通量、选择性和抗污染性是超滤膜的主要性能，但同时也是超滤膜在使用过程中所要面临的问题。产生这些问题的因素有很多，研究人员可以利用已有理论知识对超滤膜自身的形貌结构及化学性质进行改性，例如，多孔的表面有利于水分子的渗透，使得通量增加，但表面开孔率的增大同时也会造成截留率的减小。渗透通量与截留率之间此消彼长的矛盾关系(trade-off效应)也成为制约膜整体性能提高的另一瓶颈，因此，如何保证高渗透通量的同时又能维持较高
4、超滤膜改性方法主要有：本体改性、共混改性及表面改性：
5、(1)本体改性：通过化学反应在膜基体材料的分子链段上直接引入亲水性的基团或链段，从而改变基体材料的化学性质以及铸膜液在凝胶过程中的热力学及动力学行为，进而改变膜的形貌结构及表面性质。该方法可实现对膜表面和膜基质的均匀、彻底、综合改性，改性效果明显且持久性强，但同时也存在着膜基体材料改性位点活性较弱、改性位点和可引入亲水链段有限，改性膜材料机械性能及热性能下降等缺点。
6、(2)共混改性：将亲水性的填料与膜基体材料共同溶解或分散在同一溶剂中形成均匀的铸膜液，然后通过相转化的方法制备得到复合膜。其中，亲水性的填料主要包括亲水性聚合物、亲水性无机纳米材料及亲水性有机纳米粒子。
7、共混改性具有操作简单、成本较低及可供改性的材料种类繁多等优点，但同时也存在着填料与膜基质之间较差的相容性、掺杂量有限、并且在相分离或使用过程中填料容易溢出，导致膜缺陷、截留率降低及整体性能不稳定等缺点。
8、(3)表面改性：在超滤过程中，待处理液最先与分离膜的表面接触，并在膜表面处实现分离与提纯，膜皮层的形貌结构及化学性质很大程度上决定了超滤膜的整体性能；因此，直接对膜表面进行改性不失为一种最直接有效的方法。
9、表面改性的优点在于，对膜的抗污性能及选择性有明显提高且不会对膜的机械性能造成影响；但也存在会对膜的渗透通量提高不大或下降的缺点。膜表面改性的方法主要包括：表面涂敷与表面接枝。表面涂敷是通过各种涂敷方式(旋涂、刮涂等)在膜表面包覆一层改性物质，实现膜表面性质的变化；其具有操作简单、不要求基体材料有活性官能团的优点，但也存在涂层与基体材料结合力不强、改性持久性差的缺点。表面接枝改性是通过不同能量引发并促使待接枝物质在膜表面发生化学反应，从而将待接枝物质固定在膜表面；其中能量引发方式主要包括紫外光引发、等离子体引发、高能辐照引发、臭氧引发以及氧化还原引发。表面接枝具有对抗污染改性效果明显且持久的优点，但也存在接枝率低且无法控制、对膜表面造成不同程度的损害、有些方法设备较为昂贵等缺点。
10、随着纳米技术的发展，将亲水性的纳米材料(包括纳米粒子、纳米片、纳米纤维、纳米棒、纳米管)引入超滤膜基体材料的方法因操作简单、效果显著而被广泛应用。这主要是因为：首先，纳米材料的添加在相分离成膜过程中能够大幅度加快溶剂与非溶剂的交换速率，有助于多孔结构的生成；其次，无机纳米材料与有机膜基质之间可以产生较小的纳米间隙，不仅有助于多孔结构的生成而且还能增强孔道的互穿性；最后，亲水纳米材料在相分离成膜过程中会自发地向膜表面迁移并富集在膜表面，提高膜表面的亲水性。超滤膜开孔率及亲水性的提高是膜渗透通量及抗污性能提升的关键。
11、近年来，新兴的氧化石墨烯(go)、过渡金属碳/氮化物(mxene)、石墨碳氮化物(以g-c3n4为代表)和过渡金属硫化物(以二硫化钼为代表)等二维纳米材料，拥有独特的原子级厚度和微米级横向尺寸，其内部孔隙、缺陷以及纳米尺度的层间通道的独特性质，为高性能分离膜的构建创造良好的条件。然而，go膜在水溶液中的膨胀会导致膜完整性的不可逆退化，极大限制其筛分性能。mxene膜在水溶液、温和的氧化剂和较高的温度下容易降解，导致片层结构的解体，限制其在水处理中的应用。g-c3n4膜的狭窄层间距(0.32nm)不利于水的快速渗透，导致膜渗透性很低。与此同时，由于纳米颗粒的团聚特性使得其在制膜过程中发生团聚，影响膜表面的粗糙度，进而降低其抗污染性能。
12、以二硫化钼(mos2)纳米片为代表的过渡金属硫化物，由于其刚度高、缺陷少和水力阻力低等优点，在水处理膜分离领域有着巨大的应用潜力。由于不存在官能团，mos2纳米片可以构建相对光滑和刚性的层间纳米限域通道，降低与水分子之间的摩擦阻力，水渗透性高。此外，相邻mos2纳米片之间存在范德华吸引力和水化排斥力的良好平衡，可维持mos2膜在水中的零膨胀。但是，由于二硫化钼纳米颗粒所具备的纳米效应，使得在膜制备过程中，纳米颗粒发生团聚而影响膜的粗糙度，进而影响膜的分离性能和抗污染性能。
13、因此，如何解决二硫化钼纳米颗粒在膜制备过程中的团聚问题，就成为值得研究的课题和方向。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于，针对现有技术在利用二硫化钼纳米颗粒制备膜工艺存在的问题，提供一种无机-有机共混超滤膜的制备方法，通过对二硫化钼纳米颗粒表面进行改性，经在其表面涂覆高分子聚多巴胺(pda)和聚乙烯亚胺(pei)使其发生迈克尔加成反应或席夫碱反应，增强了二硫化钼纳米颗粒的分散性、亲水性以及空间位阻效应，将其引入铸膜液中从而能够实现提高膜的亲水性、分离性能和抗污染性能的优异效果。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供的技术方案如下：
3、一种无机-有机共混超滤膜的制备方法，包括如下步骤：
4、(i)mos2纳米粒子的改性：
5、将mos2纳米粒子配制成含有mos2纳米粒子的悬浮液本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种无机-有机共混超滤膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(i)中，MoS2纳米粒子：盐酸多巴胺：PEI的用量配比范围为1：(0.6～1)：(1～1.5)。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(i)中，将MoS2纳米粒子加入Tris-HCl缓冲溶液中，配制成含有MoS2纳米粒子的悬浮液；
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(i)中，所述Tris-HCl缓冲溶液的pH为8-10，优选为8.5-9。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(i)中，将MoS2纳米粒子加入Tris-HCl缓冲溶液后，进行超声1-2h，制成含有MoS2纳米粒子的悬浮液。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(i)中，所述烘干的温度为60℃-100℃。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(ii)中，以铸膜液各组分总重量为100wt％计，所述铸膜液包括如下各组分：
8.根据权利要求1-7中任一项
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤(ii)的工艺条件包括：
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤(ii)中，脱泡后的铸膜液均匀倒在干净的玻璃板后，采用200微米的刮刀进行刮膜后，将其浸入水中12-24h以除去残留的成孔剂和溶剂。
...【技术特征摘要】
1.一种无机-有机共混超滤膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(i)中，mos2纳米粒子：盐酸多巴胺：pei的用量配比范围为1：(0.6～1)：(1～1.5)。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(i)中，将mos2纳米粒子加入tris-hcl缓冲溶液中，配制成含有mos2纳米粒子的悬浮液；
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(i)中，所述tris-hcl缓冲溶液的ph为8-10，优选为8.5-9。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(i)中，将mos2纳米粒子加入tris-hcl缓冲溶液后，进行超声1-2h，...
【专利技术属性】
技术研发人员：何灿，文欣，海玉琰，
申请(专利权)人：国家能源投资集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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