[发明专利]一种锌配位有机纳米粒子杂化聚酰胺膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种锌配位有机纳米粒子杂化聚酰胺膜的制备方法，以多元胺为单体分子，六水合硝酸锌为金属离子化合物，多巴胺为仿生粘合剂，配置成水相混合溶液，将其浸涂于多孔支撑膜表面，再经含2‑甲基咪唑的水溶液浸渍处理原位形成锌配位有机纳米粒子，最后通过多元酰氯单体界面交联制备含锌配位有机纳米粒子杂化聚酰胺膜。利用锌配位有机粒子独特的纳米微观结构，在聚酰胺膜中形成有利于水渗透和有机物分子选择性截留的纳米通道，可以获得高水渗透性和稳定的分离选择性。本发明的制备方法简便易行，粒子在制膜过程中原位形成，粒子在膜中分布均匀稳定，制备成本低廉，具有良好的工业化应用前景。

技术领域

本发明属于膜分离领域，尤其涉及一种锌配位有机纳米粒子杂化聚酰胺膜的制备方法。

背景技术

膜分离技术通常包括微滤、超滤、纳滤、反渗透、正渗透和膜生物反应器等。膜分离作为一种新型、节能、环保的技术，在海水淡化、饮用水净化、废水处理和工业物质分离、资源回收等领域中扮演着越来越重要的角色。膜材料是膜分离技术发展的核心，是决定其分离性能的关键。自1972年Cadotte等采用界面聚合法制备了第一张聚酰胺膜以来，商品化纳滤膜、反渗透膜以及正渗透膜就以聚酰胺复合膜为主(US Patent 5,693,227；J.Membr.Sci.,2013,446,164-170；J.Membr.Sci.,2018,555,318-326)。随着分离膜市场需求量的扩大，聚酰胺分离膜品种不断增多，国内外研究学者合成了不同类型的有机相/水相单体分子，所得新型聚酰胺膜具有更好的抗氯耐氧化性能和抗污染性能。虽然，我国在膜材料与特种分离膜的制备及应用等领域取得了重要研究成果，但较国际先进水平还有一定的差距，仍不能完全满足复杂的实际应用体系的需求。

近年来，随着纳米技术的迅速发展，将一些功能性无机纳米材料引入到聚酰胺膜内用来提升膜的分离性能已发展成为一个重要的研究方向。美国加州大学洛杉矶分校Hoek教授与河滨分校的严玉山教授等将NaA型沸石分子筛引入到聚酰胺膜内，首次制备了无机纳米杂化聚酰胺膜，在不影响无机盐截留率的基础上，膜的水通量提高了近一倍(J.Membr.Sci.,2007,294,1-7)。现已有大量报道将无机纳米材料作为改性剂，如将沸石分子筛、SiO₂、TiO₂、CNT、GO和MOF等引入聚酰胺膜中，提高聚酰胺膜的水渗透通量和耐污染性能。(CN 1401417A；CN102989330A；ACS Appl.Mater.Interfaces 2016,8 6693-6700；J.Am.Chem.Soc.,2013,135,15201-15208)。但是无机纳米粒子的合成与改性方法较复杂，纳米材料自身分散性及其与聚酰胺基膜间的相容性问题，限制了其规模化和重复稳定的制备。如何通过简便、适合工业化界面聚合成膜的方法制备化学组成、结构可控，分散性好，稳定性强的功能性纳米材料是构筑高性能聚酰胺膜亟待解决的重要问题。

受贻贝仿生化学的启发，Messersmith等在2007年报道了利用多巴胺粘附材料对多种有机、无机材料进行表面修饰。近期研究发现，在一定诱导条件下，多巴胺及其自聚物可以在水溶液中组装形成黑色素状纳米粒子，将其引入到聚合物膜中，可以提高膜的结构稳定性、分离性和抗污染性能(J.Membr.Sci.2014,457,73-81；J.Membr.Sci.2015,476,10-19)。锌纳米材料具有良好的亲水性，耐污染抗菌性能(CN201420432075.2；CN201710359570.3)。综合以上分析，如能在界面聚合成膜过程中原位形成纳米粒子，且纳米粒子中含有多巴胺和锌纳米组份，可同时利用锌有机粒子独特的纳米微观结构，强亲水性和良好的抗污染稳定性，在聚酰胺膜中形成有利于水渗透和有机物分子选择性透过的纳米通道，可以获得高水渗透性和稳定的分离选择性，所得膜能更好地满足实际应用的需要。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种锌配位有机纳米粒子杂化聚酰胺膜的制备方法。

一种锌配位有机纳米粒子杂化聚酰胺膜的制备方法包括如下步骤：