[发明专利]一种环糊精接枝纳米材料改性有机溶剂纳滤膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种环糊精接枝纳米材料改性复合有机溶剂纳滤膜及其制备方法，属于膜技术领域。其关键技术为：以水解改性的聚丙烯腈超滤膜为基膜；以胺类化合物和环糊精接枝纳米材料制备水相溶液并浇铸在基膜上，然后用含酰氯类化合物的有机相溶液浇铸，通过界面聚合反应制备复合（分离）层；最后通过真空干燥得到环糊精接枝纳米材料改性复合有机溶剂纳滤膜。本发明将环糊精接枝在无机纳米片上引入有机溶剂纳滤膜，发挥无机纳米材料和环糊精的综合优势，在膜内同时构建极性溶剂和非极性溶剂的传递通道；提高膜对溶质的截留率和溶剂的通量。该膜对极性溶剂（醇类和酯类等）、非极性溶剂（烷类和苯类）和混合溶剂的纳滤分离都适用。

技术领域

本发明属于膜技术领域，特别涉及一种环糊精接枝纳米材料改性有机溶剂纳滤膜及其制备方法。

背景技术

有机溶剂纳滤是一种具有前景的清洁、高效分离技术，广泛应用于有机溶剂与溶质的分离。有机溶剂纳滤膜是有机溶剂纳滤的核心部件，其相关研究报道很多(例如，CHEMIE INGENIEUR TECHNIK,2016,88(1-2):39-49；Nuture Materrials,2017,16(3):276-279)。近期，将纳米材料引入高聚物制备有机溶剂纳滤膜的报道较多(例如，ChemicalEngineering Science,2015,138:227–238；Journal of Membrane Science,2016,515:175-188)。但是，能够使极性溶剂和非极性溶剂都能够顺利通过的有机溶剂纳滤膜的研究报道相对较少。本发明申请人在此领域开展过一些研究工作，曾将环糊精与胺类化合物的水溶液浇注在基膜上，然后用含酰氯类化合物的有机相溶液浇注，通过界面聚合反应制备有机溶剂纳滤膜(ZL201410378550.7)。上述工作的技术核心为界面聚合反应生成的主链为极性溶剂提供通道；环糊精内壁相对疏水特性为非极性溶剂提供通道；强化了极性溶剂和非极性溶剂的传递能力。在前期研究的基础上，本发明将环糊精接枝在无机纳米材料上引入有机溶剂纳滤膜，利用无机纳米材料的和环糊精的综合优势，在膜内同时构建极性溶剂和非极性溶剂的传递通道；提高膜对溶质的截留率；并改善膜的耐溶剂性能、强度和稳定性，以满足混合溶剂纳滤的要求。目前未见关于“将环糊精接枝在无机纳米材料上制备有机溶剂纳滤膜”的相关报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种耐溶剂、分离性能好的环糊精接枝纳米材料改性复合有机溶剂纳滤膜；另一目的在于提供其制备方法。

本发明采用的技术方案为：首先制备无机纳米材料并与环糊精接枝制备环糊精接枝无机纳米材料；以聚丙烯腈超滤膜为基膜；以胺类化合物和环糊精接枝无机纳米材料制备水相溶液并浇铸在基膜上，然后用含有酰氯类化合物的有机相溶液浇铸，通过界面聚合反应制备复合(分离)层；最后通过真空干燥得到有机溶剂纳滤膜。

所述的无机纳米材料包含二维金属碳化物(Ti₃C₂Tx)和氧化石墨烯(GO)；

所述的环糊精有三种类型，包含α环糊精、β环糊精、γ环糊精；

所述的环糊精接枝无机纳米材料为环糊精与Ti₃C₂Tx或GO的接枝产物，也含各种接枝产物的混合物。

所述的聚丙烯腈超滤膜截留分子量为1万～20万；

所述的胺类化合物为聚乙烯亚胺、间苯二胺、哌嗪和聚环氧氯丙烷胺的一种，或者是其中两种化合物的混合物；

所述的酰氯类化合物是指均苯三甲酰氯、间苯二甲酰氯、对苯二甲酰氯的一种，或者是其中两种化合物的混合物。

具体制备方法如下：

1、制膜材料的制备：

(1)Ti₃C₂T_X-CD的制备