一种高通量多孔结构复合纳滤膜的制备方法

本发明属于膜水处理，特别涉及一种高通量多孔结构复合纳滤膜的制备方法。

背景技术：

1、水资源短缺和水污染是全球面临的两个最紧迫和最严峻的挑战，因此迫切需要推进和实施有效和可持续的水处理技术。膜分离技术的出现解决了传统水处理方法的局限性，极大地扩展了水处理技术的应用范围，提高了水处理技术的工艺效率，为确保水的清洁和安全提供了更有效的方法。作为先进的膜分离技术之一，纳滤膜提供了更强的分离和去除污染物的能力。 作为现代水处理的关键组成部分，纳滤膜以其高水通量和在苛刻条件下运行的能力而著称。它们提供多样化的选择性分离，使其适用于广泛的应用，包括水软化、海水淡化和污染物去除。

2、然而，常规纳滤膜所具有的聚酰胺分离层大多表面为负电荷，虽然对于一二价盐离子有较好的分离性，但由于道南效应，对于带有正电荷的金属离子的截留率会大大降低。专利采用聚乙烯亚胺代替哌嗪制备出了荷正点的复合纳滤膜，对部分金属离子显示了较好的截留，但聚乙烯亚胺的引入会大大降低膜通量，限制了其在实际应用方面的发展；此外，通过将mof材料uio-66引入到聚砜超滤膜中(environment ressearch.2022;208:112651)，运用mof材料的多孔结构和络合作用实现了对多种金属离子与腐殖酸混合溶液中的金属离子的高去除率，但在不含腐殖酸的金属离子溶液中的金属去除率却较低。氨基功能化的uio-66 (uio-66-nh2)因为额外的供电子胺基显著放大了活性位点的正电荷，从而增强了水溶液中金属离子的吸附。然而，mof材料与膜之间的相容性和其本身在引入时的弱分散性仍然是其广泛应用的关键障碍。

3、因此，亟需一种简便高效的复合膜制备方法在增强mof材料在分离层中的分散性和其与膜的相容性的同时，实现对金属离子的高渗透性和截留率，创造可以向产业化发展的多孔纳米结构复合纳滤膜制备工艺。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，针对现有技术和方法中存在的不足，提供一种高通量多孔结构复合纳滤膜的制备方法。

2、为此，本发明的上述目的通过以下技术方案来实现：

3、一种高通量多孔结构复合纳滤膜的制备方法，包括如下步骤：

4、1）先将超滤基膜用去离子水冲洗干净并浸泡在去离子水中24小时，然后将基膜取出；

5、2）将总质量分数为1-3%的哌嗪或哌嗪类衍生物，质量分数为0.05-0.2%的多孔纳米材料和质量分数为0.1-0.4%的空腔化合物加入水中，并通过ph调节剂调节ph值至碱性，在温度≥25℃的条件下通过磁力搅拌和超声振荡混合均匀得到水相溶液；

6、3）将质量分数为0.1-0.3%的均苯三甲酰氯加入到溶剂中，在溶液温度≥25℃的条件下搅拌均匀制得有机相溶液；

7、4）在室温≥25℃，湿度≥50%rh的条件下，将配制好的水相溶液倾倒于超滤基膜分离层面并含浸2-10分钟，用空气刀或胶辊除去表面多余的水相溶液，然后再将超滤基膜含浸在配制好的有机相溶液中15-60秒钟，将有机相溶液倒出，随后将超滤基膜放入50-90℃的烘箱中在进行热交联1-5分钟，热交联完成后用去离子水清洗并浸泡在去离子水中得到新型纳米结构复合膜。

8、所述多孔纳米材料为mof材料中的uio-66-nh2；所述空腔化合物为β-环糊精。

9、在采用上述技术方案的同时，本发明还可以采用或者组合采用以下进一步的技术方案：

10、优选地，所述超滤基膜为聚砜超滤膜、聚醚砜超滤膜、聚丙烯腈超滤膜或聚酰亚胺超滤膜，超滤基膜截留分子量为20000-50000 da。

11、优选地，所述哌嗪类衍生物为1,4-二氨基哌嗪、1,4-双(3-氨基丙基)哌嗪、n-氨乙基哌嗪或1,3.5-三嗪中的一种；

12、优选地，所述ph调节剂为三乙胺、碳酸氢钠、氢氧化钠中至少一种。

13、优选地，所述溶剂为正己烷、正庚烷、环己烷、isopar-g、isopar-h、isopar-l中至少一种。

14、本发明涉及一种高通量多孔结构复合纳滤膜的制备方法,通过将uio-66-nh2均匀分布在聚酰胺结构中实现对无机盐离子和金属离子的高效分离和去除；本发明所提供的制备方法工艺简便且通量大，有效的拓宽了纳滤膜的应用范围。

技术特征：

1.一种高通量多孔结构复合纳滤膜的制备方法，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述多孔纳米材料为mof材料中的uio-66-nh2；所述空腔化合物为β-环糊精。

3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述超滤基膜为聚砜超滤膜、聚醚砜超滤膜、聚丙烯腈超滤膜或聚酰亚胺超滤膜，超滤基膜截留分子量为20000-50000 da。

4.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述哌嗪类衍生物为1,4-二氨基哌嗪、1,4-双(3-氨基丙基)哌嗪、n-氨乙基哌嗪或1,3.5-三嗪中的一种。

5.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述ph调节剂为三乙胺、碳酸氢钠、氢氧化钠中至少一种。

6.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述溶剂为正己烷、正庚烷、环己烷、isopar-g、isopar-h、isopar-l中至少一种。

技术总结本发明公开了一种高通量多孔结构复合纳滤膜的制备方法，通过将UiO‑66‑NH<subgt;2</subgt;均匀分布在聚酰胺结构中实现对无机盐离子和金属离子的高效分离和去除。本发明所提供的制备方法工艺简便且通量大，有效的拓宽了纳滤膜的应用范围。技术研发人员：周勇,于清,高从堦受保护的技术使用者：浙江工业大学技术研发日：技术公布日：2024/9/17