制备兼具高选择性和水渗透性的薄膜复合(TFC)膜的简便方法

背景技术：

1、商用纳滤(nf)膜用于水净化，因为该膜几乎排斥了所有溶解的溶质。该膜具有低于约2nm的孔径，并且通常具有带负电的表面，该膜可截留超过200至1,000da的不带电溶质，并能有效分离溶解的离子。商用nf膜具有相对较低的水渗透性，这导致在水/废水处理期间的高能耗。

2、薄膜复合物(tfc)膜已被开发出来，特别是去除重金属。这些膜在聚砜或聚醚砜多孔基质上采用聚酰胺(pa)层。聚酰胺层通过在己烷或其他相对非极性溶剂中二胺或多胺与均苯三甲酰氯(tmc)或其他二芳香酰氯、三芳香酰氯或多芳香酰氯之间的界面聚合(ip)在基质上形成。不幸的是，该膜普遍遭受了相对较低的渗透通量。因此，非常需要形成高渗透性、高选择性的tfc nf膜。

技术实现思路

1、本申请实施方案涉及用于制备薄膜复合纳滤(tfc-nf)膜的方法，其通过在水混溶性极性有机溶剂中提供包含芳族聚酰胺纳米纤维(anf)的分散体，由此分散体形成包含anf的薄膜。将包含二胺和/或多胺的水溶液与薄膜结合，产生吸收了胺的芳族聚酰胺纳米纤维膜。提供有机溶液，其包含在水不混溶性极性有机溶剂中的二酰氯、三酰氯和/或多酰氯，将其添加到吸收了胺的芳族聚酰胺纳米纤维膜上。在除去酰氯耗尽的有机溶液后，干燥anf上的聚酰胺(pa)的tfc形成tfc-nf膜。水混溶性极性有机溶剂可以是但不限于二甲基亚砜(dmso)、1-甲基-2-吡咯烷酮(nmp)和二甲基甲酰胺(dmf)，形成薄膜可以包括用刮片铺展板上的膜。可以通过板上的自动涂膜器形成薄膜，该板可以是钢板或对分散体呈惰性的任何其他板。分散体可包含碱，例如但不限于氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铯或其任何组合。二胺和/或多胺可以是但不限于哌嗪(pip)、乙二胺、直链或支链的聚乙烯亚胺或其任何组合。酰氯可以是但不限于均苯三甲酰氯(tmc)、间苯二甲酰氯或其组合。水不混溶性有机溶剂可以是但不限于二氯甲烷(dcm)、氯仿(tcm)、1,2-二氯乙烷(dce)、1,1,2-三氯乙烷(tce)、苯(phh)、氟苯(phf)、1,2-二氯苯(odcb)、1,2-二氟苯(odfb)、乙酸丁酯、乙酸异丁酯、丁酸乙酯或其任何组合。在anf上的pa的tfc可以通过与水不混溶性有机溶剂接触至少12小时来活化。

2、一个实施方案涉及通过上述方法形成的薄膜复合纳滤(tfc-nf)膜，其中tfc-nf膜的特征在于均匀的表面形态，其包括具有高实际表面积的致密纳米气泡形态。

3、另一个实施方案涉及通过使水穿过薄膜复合纳滤(tfc-nf)膜来净化水的方法。

技术特征：

1.用于制备薄膜复合纳滤(tfc-nf)膜的方法，其包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述水混溶性极性有机溶剂选自二甲基亚砜(dmso)、1-甲基-2-吡咯烷酮(nmp)、二甲基甲酰胺(dmf)及其组合。

3.根据权利要求1所述的方法，其中形成薄膜包括用刮片铺展板上的膜。

4.根据权利要求1所述的方法，其中通过自动涂膜器在板上形成薄膜。

5.根据权利要求3所述的方法，其中所述板为钢板或玻璃板。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述分散体进一步包含碱。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述碱选自氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铯及其任何组合。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述二胺和/或多胺选自哌嗪(pip)、乙二胺、直链和支链的聚乙烯亚胺及其任何组合。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述酰氯选自均苯三甲酰氯(tmc)、间苯二甲酰氯及其任何组合。

10.根据权利要求1所述的方法，其中所述水不混溶性有机溶剂选自二氯甲烷(dcm)、氯仿(tcm)、1,2-二氯乙烷(dce)、1,1,2-三氯乙烷(tce)、苯(phh)、氟苯(phf)、1,2-二氯苯(odcb)、1,2-二氟苯(odfb)、乙酸丁酯、乙酸异丁酯、丁酸乙酯及其任何组合。

11.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括通过与所述水不混溶性有机溶剂接触至少12小时来活化所述anf上的pa的tfc。

12.根据权利要求1所述的方法形成的薄膜复合纳滤(tfc-nf)膜，其中所述tfc-nf膜的特征在于均匀的表面形态，包括具有高实际表面积的致密纳米气泡形态。

13.水净化的方法，其包括使水穿过根据权利要求12所述的薄膜复合纳滤(tfc-nf)膜。

14.根据权利要求4所述的方法，其中所述板为钢板或玻璃板。

技术总结薄膜复合纳滤(TFC‑NF)膜是通过在水混溶性极性有机溶剂中形成芳族聚酰胺纳米纤维(ANF)的分散体而制成的，该分散体形成与二胺和/或多胺的水溶液接触的薄膜。该吸收了胺的膜具有倒在支撑膜上的在水不混溶性极性有机溶剂中的一种或多种二酰氯、三酰氯和/或多酰氯的溶液。在去除残留溶液后，任选地可以活化膜，并且在干燥后分离TFC‑NF膜。通过该方法生产的TFC‑NF膜具有优异的渗透性和选择性，用于通过纳滤的水净化。技术研发人员：王立,汤初阳受保护的技术使用者：香港大学技术研发日：技术公布日：2024/9/2