纳米多孔陶瓷复合反渗透膜及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种纳米多孔陶瓷复合反渗透膜及其制备方法，所述纳米多孔陶瓷复合反渗透膜包括高分子多孔支撑膜，以及均匀复合在所述高分子多孔支撑膜表面的聚酰胺功能层，所述聚酰胺功能层中均匀分布有多孔TiO2陶瓷纳米颗粒。本发明专利技术制备方法：将多孔TiO2陶瓷纳米颗粒加入基础溶液，使所述多孔TiO2陶瓷纳米颗粒均匀分散在所述基础溶液中，制得功能溶液；将所述功能溶液复合到高分子多孔支撑膜表面，得到纳米多孔陶瓷复合反渗透膜。本发明专利技术的纳米多孔陶瓷复合反渗透膜膜通量大、截留率高、耐污染、易清洗；并且制备纳米多孔陶瓷复合反渗透膜的方法操作简单、方便实用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于膜
，具体涉及一种。
技术介绍
反渗透膜广泛用于超纯水的制造、碱水或海水的脱盐等。此外，从印染废水和电镀废水中除去污染物，甚至回收有效成分，使废水和废物再生。另外，在食品工业中可以用于有效成分的浓缩和提纯等。尽管反渗透膜技术目前已经取得了巨大的进步，各种商品膜都表现出了较好的膜性能。但是仍然存在许多需要改进的地方，如膜耐污染性能较差，对进水水质要求很高；有 机膜材料强度低、不耐腐蚀等等。而脱盐率与水通量仍然是一对制约膜性能的重要参数，而且在一般情况下，这两个参数是一对矛盾，增加水通量则会降低脱盐率，反之亦然。克服这一对矛盾成为当前反渗透膜研究和开发过程中的重要课题。截留率和水通量也是评价反渗透膜的两个重要参数，截留率R(% )定义为在一定的操作条件下，进料液中溶质的浓度(Cf)与渗透液中溶质的浓度(Cp)之差，再除以进料液中溶质的浓度(Cf)，再乘以100%。R.(%) 二" X100%水通量定义为在一定操作条件下，单位时间内透过单位膜面积的水的体积，本专利技术中的单位为L / m2 h目前一般认为，提高膜的亲水性可以在保持盐截留率的前提下，提高膜的水通量并且改善膜的抗污染性能。许多研究者采用高度亲水的无机纳米颗粒与反渗透膜复合以提高膜的亲水性能。其中Ti02纳米颗粒应用较多，虽然在微滤和超滤膜中取得了较好的效果，但对于反渗透膜却没有取得预期的结果。这主要是由于一般采用的Ti02纳米颗粒都是实心结构，其颗粒尺寸与反渗透膜的孔径相当，因此当纳米颗粒复合进入反渗透膜结构中后，会堵塞反渗透膜的孔。结果是膜的表面接触角降低了，即膜表面亲水性提高了，但是水通量却呈现出下降的趋势。
技术实现思路
为解决上述技术缺陷，本专利技术的目的是提供一种膜通量大、截留率高、耐污染、易清洗的。本专利技术的一个目的是通过以下技术方案实现的一种纳米多孔陶瓷复合反渗透膜，包括高分子多孔支撑膜，以及均匀复合在所述高分子多孔支撑膜表面的聚酰胺功能层，所述聚酰胺功能层中均匀分布有多孔Ti02陶瓷纳米颗粒；所述多孔Ti02陶瓷纳米颗粒的平均粒径为5-30nm，比表面积为50_320m2/g，平均孔径为f 3nm，具有亲水性好，孔隙率高，孔径小等特点，不但可以增强反渗透膜的亲水性，并且不会堵塞膜孔径，而且可以有效截留离子和分子，实现复合反渗透膜的大膜通量和高截留率。较佳地，所述复合反渗透膜中所述多孔Ti02陶瓷纳米颗粒的质量比为0.001%-0. 34%O较佳地，所述聚酰胺功能层由芳香族多元酰氯或芳香族多元酰氯混合物与多元胺或多元胺混合物通过界面聚合反应制备的。较佳地，所述聚酰胺功能层为芳香族多元 酰氯或芳香族多元酰氯混合物通过界面聚合反应制备；或者为多元胺或多元胺混合物通过界面聚合反应制备。较佳地，所述芳香族多元酰氯为对苯二甲酰氯、均苯三酰氯和异苯二甲酰氯；所述多元胺为芳香族多元胺、脂肪族多元胺或者脂环族多元胺。更佳地，所述多元胺为间苯二胺。本专利技术的另一个目的是通过以下技术方案实现的一种纳米多孔陶瓷复合反渗透膜的制备方法，包括如下步骤将多孔Ti02陶瓷纳米颗粒加入基础溶液，使所述多孔Ti02陶瓷纳米颗粒均匀分散在所述基础溶液中，制得功能溶液；将所述功能溶液复合到高分子多孔支撑膜表面，得到纳米多孔陶瓷复合反渗透膜。较佳地，所述多孔Ti02陶瓷纳米颗粒在所述基础溶液中的含量为0. 003%w/v至2%w/V。较佳地，所述基础溶液为芳香族多元酰氯溶液或/和多元胺水溶液。较佳地，所述将所述功能溶液复合到高分子多孔支撑膜表面的过程，包括将所述功能溶液倒到高分子多孔支撑膜表面，或者将高分子多孔支撑膜浸入所述功能溶液中，进行界面聚合，之后进行热处理。较佳地，所述将所述功能溶液复合到高分子多孔支撑膜表面的过程，包括将所述多元胺水溶液倾倒到高分子多孔支撑膜表面，或者将高分子多孔支撑膜浸入所述多元胺水溶液中，然后去除所述高分子多孔支撑膜表面多余的所述多元胺水溶液；然后将所述芳香族多元酰氯溶液倒到所述高分子多孔支撑膜表面，或者将所述高分子多孔支撑膜浸入所述芳香族多元酰氯溶液中，进行界面聚合，之后进行热处理。较佳地，所述芳香族多元酰氯溶液的质量浓度为0. 05-0. 6wt% ；所述芳香族多元酰氯溶液的溶质包括对苯二甲酰氯、均苯三酰氯和异苯二甲酰氯的一种或一种以上的组合；所述芳香族多元酰氯溶液的溶剂包括己烷、庚烷、辛烷、壬烷、葵烷和异构烷烃的一种或一种以上的组合。更佳地，所述芳香族多元酰氯溶液的质量浓度为0. 06-0. 2wt% ；所述芳香族多元酰氯溶液的溶质为均苯三酰氯。更佳地，所述多元胺水溶液的质量浓度为0. l-6wt% ；所述多元胺水溶液的溶质包括芳香族多元胺、脂肪族多元胺和脂环族多元胺的一种或一种以上的组合。更佳地，所述多元胺水溶液的质量浓度为2_4wt% ；所述多元胺水溶液的溶质为间苯二胺。较佳地,所述进行界面聚合,持续时间为0. 15-5分钟；所述热处理的温度为40_90°C，所述热处理的持续时间为1-9分钟。较佳地，所述多孔Ti02陶瓷纳米颗粒的平均粒径为5_30nm，比表面积为50-320m2/g，平均孔径为I 3nm。较佳地，所述多孔Ti02陶瓷纳米颗粒采用以下方法制备将10_60wt%的钛酸四丁酯的异丙醇混合溶液，在0_5°C的水浴中条件下，缓慢滴A l-3mol/L的稀硝酸中，并在0-5°C的水浴中条件下继续反应lh，然后升温至80°C反应3-8h，冷却静止后，产物分成有机层和水溶胶层，将上层有机物分出，即得到稳定透明二氧化钛水溶胶；然后在剧烈搅拌的条件下，将3 -环糊精加入所述二氧化钛溶胶中，￠-环糊精的加入量为钛酸四丁酯的10-100wt% ;溶液的PH值调节至3-6，继续搅拌lh，装入水热反应釜中，180°C水热反应8h ;水热产物经洗涤、烘干、400-1200°C条件下焙烧，得到所述多孔 Ti02陶瓷纳米颗粒。较佳地，所述高分子多孔支撑膜采用以下方法制备将8_20wt%的高分子聚合物和0_20wt%的添加剂加入到92_60wt%的有机溶剂中搅拌混合，获得铸膜液；在所述铸膜液完全脱出气泡后，将所述铸膜液刮涂在无纺布或者网纱的表面上，然后浸入凝胶浴中，引发非溶剂相分离形成高分子多孔支撑膜；将所述高分子多孔支撑膜在水中洗净后，在40-90°C水浴中热处理l-9min。较佳地，所述高分子聚合物包括聚砜、聚醚砜、聚醚砜酮、聚偏氟乙烯或芳族聚酰胺高分子聚合物的一种或多种的混合物；所述有机溶剂包括N，N-二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮或二甲基亚砜中的一种或多种的混合物；所述添加剂包括PVP(Polyvinylpyrrolidone,聚乙烯卩比咯烧酮)、PEG (polyethylene glycol,聚乙二醇)、醋酸钠或硝酸钠中的一种或多种的混合物；所述凝胶浴为水或者含有1_5#%所述有机溶剂的水溶液。同现有技术相比，本专利技术具有突出的实质性特点和显著进步，具体如下I、本专利技术采用的多孔Ti02陶瓷纳米材料具有亲水性好，孔隙率高，孔径小等特点，不但可以增强反渗透膜的亲水性，并且不会堵塞膜孔径，而且可以有效截留离子和分子。特别是采用本专利技术的方法制备的多孔Ti02陶瓷纳米颗粒，使得本专利技术提供的纳米多孔陶瓷复合反渗透膜具本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米多孔陶瓷复合反渗透膜，其特征在于，包括高分子多孔支撑膜，以及均匀复合在所述高分子多孔支撑膜表面的聚酰胺功能层，所述聚酰胺功能层中均匀分布有多孔TiO2陶瓷纳米颗粒；所述多孔TiO2陶瓷纳米颗粒的平均粒径为5？30nm，比表面积为50？320m2/g，平均孔径为1~3nm。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：段伟，王效宁，蔡军刚，
申请(专利权)人：新加坡三泰水技术有限公司，
类型：发明
国别省市：